биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Как «вырезать» вирус?

[1 июля, 2007 г.]

Вирус СПИДа внедряется в хромосому хозяина и фактически становится частью его генома, передаваясь при клеточном делении. К настоящему времени все виды лечения СПИДа направлены на ингибирование вирусных ферментов или на предотвращение слияния вируса с клеткой, но не на сам провирус, интегрировавшийся в геном. Исследователям из Германии удалось разработать фермент (модифицированную Cre-рекомбиназу), способный «вырезать» ВИЧ из генетического кода культуры инфицированных человеческих клеток. Это достижение, возможно, позволит в будущем полностью излечивать СПИД.

Геном ретровируса иммунодефицита человека (ВИЧ, HIV-1) состоит из одноцепочечной молекулы РНК, которая, прежде чем встроиться в хромосомы человека, преобразуется в форму двуцепочечной ДНК с помощью обратной транскриптазы, содержащейся в вирусной частице. Само встраивание происходит с участием интегразы (также находящейся в вирионе) по специальным att-сайтам (attachment), фланкирующим геном вируса в составе длинных концевых повторов (LTR, long terminal repeat). В то же время, схожим образом действуют и другие ДНК-ферменты — транспозазы и сайт-специфические рекомбиназы, вырезающие определённые фрагменты ДНК из хромосом, «ориентируясь» по специфическим нуклеотидным последовательностям, служащим «указателями» для вырезания.

Возникла идея, что одна из существующих рекомбиназ может быть модифицирована таким образом, чтобы распознавать вирус в хромосоме человека и вырезáть его. Исследователи из немецких институтов Молекулярной биологии и генетики Макса Планка и Экспериментальной вирусологии и иммунологии [1] выбрали для эксперимента Cre-рекомбиназу бактериофага P1, широко используемую в генетической инженерии для внедрения или удаления генов в эукариотах. Этот фермент способен, в частности, удалять из хромосомы участки ДНК, расположенные в пределах сайта loxP (см. схему).

Длинные концевые повторы, фланкирующие вирусную ДНК в хромосомах человека, содержат области, на 50% идентичные loxP-сайту, названные сайтом loxLTR. Однако Cre-рекомбиназа не распознаёт этот сайт и не удаляет вирус из ДНК человека. Саркар с сотр. (Sarkar et al. [1]) разработали модифицированную версию этого фермента, названную ими Tre-рекомбиназой, которая практически полностью удалила вирус из ДНК в культуре инфицированных клеток человека за несколько месяцев. В своих экспериментах они использовали метод направленной белковой эволюции, основанный на взаимодействии этого фермента с субстратом (SLiPE [2], см. схему).

«Вырезание» ВИЧа. Cre-рекомбиназа распознаёт на хромосоме loxP-, но не loxLTR-сайты (характерные для вирусного генома). Цветные полоски на стрелках отражают различия последовательностей этих сайтов. Саркар с сотр. (Sarkar et al. [1]) провели «in vitro эволюцию» Cre-рекомбиназы, получив Tre-рекомбиназу, распознающую loxLTR-сайт. Фермент Tre способен удалять из ДНК культуры клеток человека провирус ВИЧ.

loxP-сайт представляет из себя последовательность длиной 34 нуклеотидные пары, с двумя обращёнными повторами длиной 13 пар нуклеотидов, фланкирующих «8-остаточный» центральный фрагмент.

Несмотря на то, что впервые удалось физически удалить вирус иммунодефицита из клетки (а не просто инактивировать его), до появления универсального лекарства от СПИДа, основанного на этой технологии, еще очень далеко. Описанный эксперимент проводился на культуре клеток, заражённых одной и той же формой провируса, в то время как наиболее мощным оружием вируса является его «многоликость» и способность быстро видоизменяться, приспосабливаясь направленному против него к лекарству. Сайт loxLTR довольно консервативен среди изученных форм ВИЧ, но в некоторых случаях идентичность с loxP падает до 30%, и, скорее всего, для эффективной борьбы с вирусом понадобится действие сразу нескольких Tre-подобных форм фермента.

Кроме того, необходимо тщательнейшее изучение действия рекомбиназы на здоровые клетки — ведь важно не только исцелить больных, но и не погубить здоровых. Для излечения необходимо очень выборочно доставить Tre-подобный фермент в Т-лимфоциты типа CD4, которые являются наиболее типичным «прибежищем» ВИЧа, — и это тоже задача не из простых.


По материалам Scientific American и Science [1, 3].

Литература

  1. Sarkar, I., Hauber, I., Hauber, J., Buchholz, F. (2007). HIV-1 Proviral DNA Excision Using an Evolved Recombinase. Science 316, 1912–1915 (в интернете);
  2. Buchholz, F., Stewart, A.F. (2001). Alteration of Cre recombinase site specificity by substrate-linked protein evolution. Nat Biotechnol 19, 1047–1052 (в интернете);
  3. Engelman, A. (2007). A Reversal of Fortune in HIV-1 Integration. Science 316, 1855–1857 (в интернете);

Автор: Чугунов Антон.

Число просмотров: 985.

Вернуться в раздел «Новости»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.