Значение длинных концевых повторов (LTRs) в репликации ВИЧ

Инфекционные болезни:

Популярные разделы сайта:

Значение длинных концевых повторов (LTRs) в репликации ВИЧ

В этой статье мы рассмотрим гены ВИЧ, кодирующие дополнительные или регуляторные белки, которые участвуют в репликации ВИЧ. Функции белка Vif обсуждены в отдельной статье на сайте. В различных публикациях сообщают, что небольшие изменения в гене vif, также как в генах vpr и vpu, могут влиять на инфекционную способность и эффективность репликации вируса.

Однако до сих пор не было показано влияния изменения других дополнительных вирусных генов, за исключением nef и tat, на скорость прогрессирования заболевания или длительность клинически бессимптомного периода.

Длинные концевые повторы (LTRs). Последовательность нуклеотидов в длинных концевых повторах генома ВИЧ и ДНК провируса содержит множество генетических элементов, необходимых для эффективной транскрипции РНК с вирусных генов. Это основной участок генома вируса/провируса, определяющий интенсивность репликации ВИЧ.

Центральная область LTR, содержащая промоторнные и энхансерные последовательности нуклеотидов, обычно носит консервативный характер, то есть практически одинакова у разных субтипов и изолятов ВИЧ. Тем не менее серия экспериментов in vitro и in vivo с химерными (обезьяньими/человеческими, то есть вирусами SHIV) изолятами ВИЧ на одинаковой «основе» - SIVmac позволила выявить различия в репликативных способностях вирусов, связанные с LTR.

Эти данные указывают на неоднозначность влияния данной области генома вируса/провируса на репликацию вируса. Например, промотер вирусов субтипа С, по сравнению с субтипами В и Е, лучше приспособлен к условиям, существующим на ранних стадиях процесса репликации. Кроме того, промотер ВИЧ-1 субтипа С вызывает продукцию большего количества вируса, возможно, в связи с повышенной чувствительностью к TNF.

Высокая концентрация цитокинов, особенно на слизистых оболочках, может вызывать повышение продукции вируса и, следовательно, риска его распространения. При помещении центрального промотерного элемента ВИЧ-1 субтипа Е в инфекционно активный молекулярный клон LAI (на основе субтипа В) интенсивность репликации вируса возрастает. Эти данные вместе с результатами, полученными при исследовании белка Tat, говорят о важном участии промотера LTR в обеспечении репликации вируса как на ранней стадии, так и на стадии персистирующей инфекции.

Другие исследования показали, что различия в репликации вируса и выработке цитокинов клеткой зависят от количества сайтов связывания NF-kB в последовательностях LTR вируса. У вирусов субтипа Е имеется один такой сайт, у вирусов субтипа С три сайта, а у вирусов других известных субтипов - по два. LTR ВИЧ-2 содержит один сайт связывания NF-kB.

Влияние TNF на репликацию вируса зависит от количества сайтов связывания NF-kB. Кроме того, было показано, что транскрипционная активность ВИЧ-1 субтипа С выше, чем у изолятов ВИЧ субтипа Е. Эти различия могут объяснять повышенную распространенность этого субтипа ВИЧ-1 в Азии. Тем не менее в исследованиях in vitro вирусы субтипа Е реплицировались в культуре клеток лучше, чем вирусы субтипа С.

Основные характеристики LTR ВИЧ-1 в ДНК провируса, который считывается с одноцепочечной РНК вирусного генома в процессе обратной транскрипции.
LTR разделяют на три области - U3, R и U5, которые содержат последовательности нуклеотидов, действующие в цис-положении и влияющие на интеграцию и транскрипцию провируса.
Принято использовать обозначение +1 для 5' концов вирусных транскриптов, с которых инициациируется синтез вирусной РНК.
5' LTR ВИЧ-1 содержит единственный промотор для транскрипции всех вирусных генов и делится на три функциональных области: модулирующую область (от -454 до -104 нуклеотида),
энхансерную область (от -105 до -79 нуклеотида), центральный или основной промотор (от -78 до -1 нуклеотида) и Tat-чувствительный элемент (TAR) (от +1 до +60 нуклеотида).
Делеции в области U3 усиливают инициацию вирусной транскрипции; соответственно, эта область получила название «отрицательного регуляторного элемента» (NRE) (от -340 до -184 нуклеотида).
На рисунке выделены сайты связывания определенных клеточных факторов транскрипции, обозначенные курсивом, которые обеспечивают положительную регуляцию вирусной транскрипции:
GATA-2,3 (от 441 до 373 и от 343 до 338 нуклеотида), c-MYB (от 304 до 299 нуклеотида), NF-IL6 (от 258 до 238 нуклеотида), RBF-1 (от 151 до 141 нуклеотида),
ETS-1 (от 160 до 140 нуклеотида), RBF-2 (от 131 до 121 нуклеотида), ETS-2 (от 104 до 95 нуклеотида), RBF-1 (от 104 до 80 нуклеотида), NF-кВ (от 104 до 95 и от 91 до 81 нуклеотида),
SP1 (три сайта, от 78 до 46 нуклеотида), ТВР (ТАТА-бокс от 27 до 23 нуклеотида), LBP-1 (от 39 до 16 нуклеотида), LEF-1 (от 17 до 32 нуклеотида), USF(от 35 до 60 нуклеотида) и АР-1 (от 92 до 102 и от 160 до 167 нуклеотида).
Пунктирные кружки показывают расположение нуклеосомы (nuc-1), которая трансформируется в хроматине во время активации транскрипции 5'-LTR.
Факторы клетки-хозяина, например YY1, способствуют поддержанию nuc-1 в слабо ацетилированном состоянии за счет активации гистоновых деацетилаз и таким образом ингибируют транскрипцию. Гексамерный сайт для присоединения полиадениловых «хвостов» к вирусным транскриптам локализован в участке от +73 до +78 нуклеотида; несмотря на то, что этот сайт содержится в обоих LTR, он функционирует только в 3'-LTR.
Сайты связывания факторов транскрипции обеспечивают комбинаторные взаимодействия «ДНК : белок» и «белок : белок», образуя сложную систему регуляции транскрипции с генов ВИЧ в клетках разных типов в ответ на действие различных внеклеточных стимулов. Рисунок сделан на основе более обширного перечня факторов транскрипции, взаимодействующих с LTR ВИЧ-1.

- Вернуться в оглавление раздела "Инфекционные болезни"

Оглавление темы "ВИЧ":