Takto sa HIV rozhodne aktivovať
Vedci zistili, že molekulárny mechanizmus, z ktorého vychádza rozhodnutie HIV zostať v aktívnom alebo nečinnom stave. To môže viesť k novým terapiám, ktoré fungujú tak, že udržujú vírus v trvalo nečinnom stave.
Štúdia vedená tímom z Gladstone Institutes v San Franciscu v Kalifornii je uvedená v článku, ktorý je teraz publikovaný v časopise Bunka.
Zistenia môžu tiež vysvetliť rozhodnutia o osude buniek, ktoré sa vyskytujú inde v biológii - napríklad to, ako sa kmeňové bunky rozhodujú, či pri delení zostanú ako kmeňové bunky alebo sa diferencujú na špecializované bunky, vrátane buniek mozgu alebo srdca.
Hlavný autor štúdie Prof. Leor S. Weinberger, riaditeľ Centra pre bunkové obvody v Gladstone Institutes, prirovnáva postup k tomu, ako „zaisťujeme svoje stávky“, keď rozhodujeme o finančných investíciách.
V rámci „ochrany pred volatilitou na trhu“ sa môžeme rozhodnúť umiestniť niektoré fondy do vysoko rizikových akcií s potenciálne vysokými výnosmi a zvyšok do nízkorizikových možností s nízkym výnosom.
„Podobne,“ vysvetľuje, „HIV pokrýva svoje základne v nestabilnom prostredí generovaním aktívnych aj nečinných infekcií.“
Latentný zásobník HIV
Akonáhle HIV vstúpi do ľudského tela, vloží svoj genetický materiál do DNA „hostiteľských“ imunitných buniek. To umožňuje HIV prinútiť bunkové mechanizmy vytvárať kópie vírusu.
Niektoré imunitné bunky infikované HIV však prechádzajú do pokojného alebo latentného stavu a nevytvárajú nový vírus. HIV sa môže v tejto „latentnej nádrži“ dlho skrývať.
Súčasná liečba HIV je vysoko účinná pri znižovaní množstva aktívneho vírusu v tele. Nie sú však takí dobrí v boji proti spiacemu HIV, ktorý sa môže znovu aktivovať, akonáhle sa liečba zastaví. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo ešte nevieme vyliečiť HIV.
V predchádzajúcej práci profesor Weinberger a jeho kolegovia ukázali, že latencia HIV „nie je náhoda“, ale zámerná „taktika prežitia“.
Taktika je pre vírus „evolučne výhodná“, pretože na miestach, kde sa HIV prvýkrát dostane do tela, nie je veľa imunitných buniek, ktoré by ho mohli napadnúť, a ak by ich všetkých zabil tým, že sú plne aktívni, už by neostalo nič pokračovať v infekcii.
HIV využíva „hluk génovej expresie“
Uvedením niektorých buniek, ktoré napadne do latentného stavu, HIV zaisťuje, že aktivácia môže počkať, kým sa tieto bunky prenesú do tkaniva, kde je oveľa viac cieľových buniek, čím sa zabezpečí vyššia šanca na prežitie a prebiehajúca infekcia.
Tím zistil, že HIV je schopný generovať aktívny alebo nečinný stav využitím normálneho javu vo vnútri buniek, ktorý sa nazýva „náhodné výkyvy v génovej expresii“.
Kvôli náhodným výkyvom v génovej expresii, ktoré vedci nazývajú aj „šum“, môžu dve bunky s presne rovnakým genetickým zložením produkovať rôzne množstvá rovnakého proteínu. Rozdiel môže stačiť na ovplyvnenie „funkcie a osudu bunky“.
HIV exprimuje svoje gény vo vnútri hostiteľskej bunky pomocou mechanizmu nazývaného „alternatívne zostrih“, ktorý mu umožňuje krájať genetický materiál a zhromažďovať ho v rôznych usporiadaniach.
Neúčinné spájanie génov
Vedci vo svojej štúdii pozorovali jednotlivé bunky infikované HIV. Zistili, že vírus používa určitý druh zostrihu na riadenie náhodného šumu pri rozhodovaní o osude hostiteľskej bunky - či už bude aktívna alebo nečinná.
„Zistili sme,“ hovorí spoluautorka prvej štúdie Dr. Maike Hansen, výskumná pracovníčka v skupine profesora Weinbergera, že „HIV využíva na kontrolu hluku obzvlášť neefektívnu formu spájania.“
„Je prekvapujúce, že keby to fungovalo efektívne,“ pokračuje, „tento mechanizmus by produkoval oveľa menej aktívneho vírusu. Ale zdanlivým plytvaním energiou neefektívnym procesom môže HIV skutočne lepšie kontrolovať svoje rozhodnutie zostať aktívny. “
Pomocou modelovacích, genetických a zobrazovacích nástrojov sa tímu podarilo po prvýkrát identifikovať fázu životného cyklu HIV, v ktorej došlo k spojeniu.
Zistili, že k neúčinnému zostrihu nedochádza počas prepisu - ako sa predtým myslelo - ale po ňom.
Transkripcia je proces, prostredníctvom ktorého sa pokyny uchovávané v DNA kopírujú do RNA, aby sa bunkové mechanizmy povedali, čo majú robiť alebo ktoré proteíny majú robiť.
Tím dospel k záveru, že neefektívny proces spájania je životne dôležitý pre prežitie vírusu a že zlepšenie jeho účinnosti by mohlo byť spôsobom, ako ho poraziť tým, že ho trvale udržíte v latentnom stave.
"Spojovací obvod nám môže dať príležitosť terapeuticky zaútočiť na vírus iným spôsobom."
Leor S. Weinberger
