Кіріспе
Адамның иммунодефициті вирусының құрамдас бөліктері 1983 жылы вирустың табылуынан бері ВИЧ (адамның иммунодефициті вирусының) геномдары мен ақуыздарына қатысты кең ауқымды зерттеулер жүргізілді. "Вирустың қоздырғышын іздеу кезінде бастапқыда бұл вирус адамның Т-клеткалы лейкемия вирусының (HTLV) бір түрі деп есептелді, ол сол кезде адамның иммундық жүйесіне әсер ететін және кейбір лейкемияларды тудыратындығы белгілі болған. Алайда, Париждегі Пастер институтының ғалымдары ЖИТС-ке шалдыққан науқастардан бұрын белгісіз және генетикалық тұрғыдан ерекше ретровирусты оқшаулады, ол кейін ВИЧ деп аталды." Әрбір вирион вирус қабықшасынан және капсидті қоршап тұрған матрицадан тұрады, ал капсид өзі бір тізбекті РНК геномның екі данасын және бірнеше ферменттерді қамтиды. Вирустың өзі алғашқы маңызды АИТС-пен байланысты аурулар туралы хабарланғаннан кейін екі жыл өткен соң анықталды.
The genome and proteins of HIV (human immunodeficiency virus) have been the subject of extensive research since the discovery of the virus in 1983. "In the search for the causative agent, it was initially believed that the virus was a form of the Human T cell leukemia virus (HTLV), which was known at the time to affect the human immune system and cause certain leukemias. However, researchers at the Pasteur Institute in Paris isolated a previously unknown and genetically distinct retrovirus in patients with AIDS which was later named HIV." Each virion comprises a viral envelope and associated matrix enclosing a capsid, which itself encloses two copies of the single stranded RNA genome and several enzymes. The discovery of the virus itself occurred two years following the report of the first major cases of AIDS associated illnesses.
Құрылымы
Жүгірткі вирустарынан алынған ВИЧ-1 геномның толық тізбегі бір нуклеотидтік дәлдікке дейін шешілді. АИТВ геномы аз ғана вирустық белоктарды кодтайды, олар міндетті түрде АИТВ белоктарының және АИТВ пен жаңашыр (хост) белоктарының арасындағы ынтымақтастық байланыстарды құрып, жаңашыр жасушаларына еніп, олардың ішкі механизмдерін басып алады. АИТВ құрылысы басқа ретровирустардан өзгеше. АИТВ вирусының диаметрі шамамен 100 нм. Оның ең ішкі бөлігі конус тәрізді өзектен тұрады, оған (позитивтік сезімді) ssРНК геномның екі көшірмесі, ферменттер – кері транскриптаза, интеграза және протеаза, бірнеше шағын белоктар және негізгі өзекті белок кіреді. Адам иммуножеткіліксіздік вирусының (АИТВ) геномы АИТВ өмірлік циклінде маңызды рөл атқаратын 8 вирустық белокты кодтайды. Екі РНК көбінесе бірдей, бірақ олар тәуелсіз емес, вирустың ішінде ықшам димер құрайды. РНК-ның бір емес, екі көшірмесінің жиналуының бірнеше себебі ұсынылған, оның ішінде осы артықшылықтардың комбинациясы болуы мүмкін: Бір артықшылығы – РНК-ның екі көшірмесі ВИЧ-1 рекомбинациясына үлес қосу үшін маңызды, ол вирустық репликацияның кері транскрипциясы кезінде жүзеге асады, осылайша генетикалық әртүрлілікті арттырады. РНК компоненті 9749 нуклеотидтен тұрады және 5’ қақпақ (Gppp), 3’ поли(А) құйрығы және көптеген ашық оқу кадрларына (ORF) ие. Вирустың құрылымдық белоктары ұзын ORF-тармен кодталады, ал кіші ORF-тар вирустың өмірлік циклының реттеушілерін кодтайды: жабысу, мембраналық бірігу, репликация және жиналыс. Вирустың бетіндегі жалғыз белоктар ретінде конверт гликопротеиндері (gp120 және gp41) АИТВ-ге қарсы вакцинаны жасаудың маңызды нысанасы болып табылады. Тримерлік қаптаманың массасының жартысынан астамы N-байланысты гликондарды құрайды. Тығыздығы жоғары, себебі гликондар антиденелердің бейтараптандыруынан вирустың негізгі белоктарын қорғайды. Бұл – ең тығыз гликозильденген молекулалардың бірі және тығыздығы эндоплазмалық торда және Гольги аппаратында биогенез кезінде гликондардың қалыпты жетілу процесін болдырмау үшін жеткілікті жоғары. Сондықтан гликондардың көп бөлігі секрецияланатын немесе жасуша бетіндегі адам гликопротеиндерінде әдетте кездеспейтін, «жоғары манозалы» гликондар ретінде тоқтатылады. Ерекше өңделуі және жоғары тығыздығы осы уақытқа дейін анықталған (көптеген айлар мен жылдар бойы жұқтырған пациенттердің кіші тобынан алынған) кең спектрлі бейтараптандыратын антиденелердің көпшілігі осы конверттік гликондарға байланысады немесе оларға бейімделеді. Вирустың молекулалық құрылымы енді рентгендік кристаллография және криоэлектрондық микроскопия арқылы анықталды. Құрылымдық биологиядағы бұл жетістіктер вирустық шикізаттың тұрақты рекомбинантты формаларын жасауға байланысты, gp41-дегі субуниттер аралық дисульфидтік байланыс пен изолейциннен пролинге мутация енгізілді. SOSIP тримерлері деп аталатын препараттар жергілікті вирустың антигендік қасиеттерін қайталайды және жергілікті вируста кездесетіндей, жетілмеген гликондардың сол деңгейін көрсетеді. Рекомбинантты тримерлік вирустық шикізаттар вакцинаның перспективті үміткерлері болып табылады, өйткені олар рекомбинантты мономерлік gp120-ға қарағанда бейтараптандырғыш эпитоптарды аз көрсетеді, олар мақсатты эпитоптарға иммундық жауапты басуға тырысады.
Геномдық ұйым
ВИЧ-та барлық ретровирустарда кездесетін құрылымдық белоктарды кодтайтын бірнеше негізгі гендер, сондай-ақ ВИЧ-ке тән бірнеше құрылымдық емес ("қосымша") гендер бар. Олар полипротеиндер түрінде синтезделеді, олар вирионның ішкі құрамы үшін арналған Gag деп аталатын ақуыздарды, топтық антигенді, вирус ферменттерін (Pol, полимераза) немесе вирионның қабықша ақуыздарын (env) құрайды. Бұлардан басқа, ВИЧ белгілі бір реттеуші және қосымша функциялары бар ақуыздарды да кодтайды. ВИЧ-тің 9,2 кб кесілмеген геномдық транскрипті gag және pol прекурсорларын кодтайды; env, Vif, Vpr және Vpu үшін 4,5 кб жеке кесілген, ал Tat, Rev және Nef үшін 2 кб көп кесілген мРНК кодтайды. pol гені вирус ферменттері – кері транскриптазаны (RT), RNase H, интегразаны (IN) және ВИЧ протеазасын (PR) кодтайды. env (қабықша үшін) gp160-ты кодтайды, ол иесінің жасушасының эндоплазмалық торшасындағы фурин протеазымен кесіледі. Посттрансляциялық өңдеу нәтижесінде gp120 немесе SU беткі гликопротеині пайда болады, ол лимфоциттердегі CD4 рецепторларына байланысады, ал gp41 немесе TM вирустық қабықшаға еніп, вирустың мақсатты жасушаларға байланысуына және бірігуіне мүмкіндік береді.
РНК екінші құрылым
АИТВ РНК геномында бірнеше сақталған екіншілік құрылым элементтері анықталды. АИТВ вирусының РНК құрылымы кері транскрипцияның дамуын реттейді. 5'UTR құрылымы кішкентай жалғастырғыштармен байланысқан тіректік бұрандалар тізбегінен тұрады. Тағы бір анықталған РНК құрылымы – gag stem loop 3 (GSL3), вирустың қапталуына қатысы бар деп саналады. РНК-ның екіншілік құрылымдары ВИЧ-тің өмірлік циклына ВИЧ протеазасы мен кері транскриптазаның жұмысын өзгерту арқылы әсер етеді деп болжанады, бірақ анықталған барлық элементтерге функция белгіленбеген. SHAPE талдауы арқылы анықталған РНК екіншілік құрылымы үш тіректік бұрандадан тұрады және ол ВИЧ протеазасы мен кері транскриптаза гендерінің арасында орналасқан. Бұл цис-реттегіш РНК АИТВ тұқымдастығының барлығында сақталғаны дәлелденді және вирустың өмірлік циклына әсер етеді деп есептеледі.
V3 бұрандасы
Үшінші өзгермелі цикл немесе V3 цикл – Адам иммуножеткішсіздік вирусының (АИВ) құрамындағы бөлік немесе аймақ. Вирус бөлшегінің (вирон) қабықша гликопротеіні gp120-ның V3 циклы, ВИЧ штаммына қарай, CCR5 немесе CXCR4 сияқты мақсатты иммундық клеткадағы цитокин рецепторына байланысу арқылы адам иммундық клеткаларын жұқтыруға мүмкіндік береді. Қабықша гликопротеіні (Env) gp120/41 – АИВ-1 клеткаларға ену үшін маңызды. Env АИВ-1 инфекциясымен ауырған адамдарды емдеуге арналған дәрілердің молекулалық нысанасы және ЖИТС-ке қарсы вакцина әзірлеу үшін иммуноген көзі болып табылады. Дегенмен, функционалды Env тримерінің құрылымы әлі де анықталған жоқ.