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. [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], рис. 1).

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 из Science [1], [3].

Литература

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