Kako HIV-1 sestavlja svoje dele: nove podrobnosti o interakciji proteina Gag z virusno RNA

Mednarodna ekipa znanstvenikov z Univerze v Tokušimi in Japonskega Nacionalnega inštituta za nalezljive bolezni je v reviji Frontiers in Microbiology predstavila obsežen pregled molekularnih mehanizmov pakiranja virusa humane imunske pomanjkljivosti tipa 1 (HIV-1), pri čemer ključno vlogo igra interakcija njegovega strukturnega proteina Gag z genomsko RNA (gRNA).

Kaj je znanega o embalaži za HIV-1?

HIV-1 je sestavljen iz zunanje lupine, v katero so vgrajene virusne beljakovine, in notranjega kondenziranega jedra, ki vsebuje dve kopiji njegove genomske RNK. Beljakovina Gag, "okostje" virusa, usmerja celoten proces sestavljanja novega virusnega delca:

1. Vezava na membrano: N-terminalna domena matričnega proteina (MA) prepozna specifične lipide membrane gostiteljske celice in lokalizira Gag na želeno mesto.
2. Pakiranje gRNA: Regija NC domene (nukleokapsidne domene) Gag selektivno interagira z "ψ elementom" na virusni RNA in tako zagotovi, da se zajameta natanko dve verigi gRNA.
3. Multimerizacija in tvorba ogrodja: Domena CA (kapsida) spodbuja tvorbo šestdimenzionalnih Gag obročev, ki se pod plazemsko membrano organizirajo v mlado "mrežo".
4. Zorenje viriona: Po odcepitvi od membrane virusna proteaza »razreže« Gag na zrele komponente (MA, CA, NC in p6), kar vodi do nastanka infekcijske oblike delca.

Novi podatki o vlogi interakcij Gag-gRNA

Pregled izpostavlja več pomembnih odkritij zadnjih let:

• Diferencialno pakiranje različnih oblik RNK. Poleg gRNK polne dolžine lahko virion delno zajame tudi subgenomske transkripte, vendar je prav dvoverižna RNK polne dolžine z ψ mesti tista, ki zagotavlja nastanek popolnih delcev.
• Regulacija števila paketov. Število monomerov Gag na nastanek vezikla je tesno usklajeno s prisotnostjo gRNA: njena odsotnost vodi do nastanka "praznih" nerealiziranih strukturnih proteinov.
• Meddomenska interakcija. Povezava med domenama NC in CA se prekriva s procesom pakiranja RNA in sestavljanja kapside: najmanjše mutacije v domeni NC vodijo do nezrelih struktur, ki ne morejo okužiti novih celic.

Metode in dokazi

Avtorji združujejo podatke iz krioelektronske mikroskopije, biofizikalnih analiz interakcij med proteini in RNA ter celičnih poskusov z mutantnimi različicami Gag. Ti pristopi omogočajo:

• Vizualizirajte konformacijske spremembe Gag ob vezavi gRNA.
• Kvantificirati, kako različni ψ-elementi vplivajo na stabilnost kompleksa Gag-RNA.
• Dokazujejo zmanjšanje donosa kužnih virionov, ko so ključni stiki prekinjeni, kar potrjuje njihovo nepogrešljivost.

Terapevtske perspektive

Razumevanje natančnih molekularnih "ključavnic in ključev" Gag-gRNA odpira novo mejo v protiretrovirusni terapiji:

• Iskanje antagonistov majhnih molekul. Zdravila, ki preprečujejo vezavo domene NC na elemente ψ, bi lahko ustavila pakiranje virusa.
• Razvoj peptidnih inhibitorjev. Sintetični fragmenti, ki posnemajo mesto ψ, so sposobni "prestreči" Gag pred stikom s pravo gRNA.
• Kombinirani pristopi. Kombinacije klasičnih zaviralcev proteaz in "pakirnih" zdravil lahko zagotovijo sinergijski učinek in zmanjšajo verjetnost nastanka odpornih sevov.

Zaključek

Ta članek izboljšuje naše razumevanje zadnje faze življenjskega cikla virusa HIV-1 in zagotavlja dokazno podlago za inovativne posege. Znanstveniki se korak za korakom približujejo temu, da embalažo virusne RNK spremenijo iz prednosti v ranljivost, kar bi lahko bilo pomembno dopolnilo obstoječim protiretrovirusnim strategijam.