Nowe informacje na temat cyklu życia wirusa HIV
Obecnie nauka ani medycyna nie dysponują żadnymi metodami pozwalającymi na wyleczenie zakażenia wirusem HIV, a jego skuteczne zwalczanie wymaga opracowania nowatorskich i skuteczniejszych leków przeciwwirusowych. W trakcie poszukiwań nowych leków naukowcy wspierani częściowo przez finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt T-FRAME, koordynowany przez ad. Nevę Caliskan z Ośrodka Badań Chorób Zakaźnych im. Hermanna von Helmholtza w Niemczech (niem. Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, HZI), opracowali nowatorskie podejście, które może zostać wykorzystane do analizy kilku kluczowych etapów cyklu życia wirusa oraz wpływania na ich przebieg. Wyniki ich badania zostały opublikowane na łamach czasopisma „Nature Structural and Molecular Biology”. Do tej pory wirusem HIV zakaziły się blisko 84 miliony osób na świecie, a od początku epidemii zakażeń we wczesnych latach 80. XX wieku z jego powodu zmarło około 40 milionów pacjentów. 40 lat później na świecie wciąż żyje około 38 milionów osób będących nosicielami wirusa HIV, w tym 1,7 miliona dzieci poniżej 15. roku życia. Wszystko to sprawia, że konieczne jest opracowanie nowych podejść oraz metod zwalczania wirusów. Realizacja tych założeń wymaga jednak lepszego zrozumienia procesów molekularnych odpowiedzialnych za kilka kluczowych stanów w czasie całego cyklu życia wirusa. Podobnie jak w przypadku innych retrowirusów, każda cząsteczka wirusa HIV zawiera dwie kopie genomu RNA. W czasie procesu replikacji oba genomy są łączone w procesie dimeryzacji, który jest uważany za wymaganie wstępne procesu pakowania genomu – działania, w wyniku którego wirusy umieszczają swoje genomy w kapsydach, których celem jest ochrona kodu genetycznego do chwili, w której możliwe będzie ich uwolnienie w organizmie nowego gospodarza lub dalsza replikacja. Badacze skupili się na wirusie HIV-1, wariancie odpowiedzialnym za większość zakażeń na świecie, by opracować technologię funkcjonalnej analizy struktury DNA (ang. Functional Analysis of RNA Structure). Nowa technologia, określana także skrótem FARS-seq, pozwala na badanie sekwencji oraz struktur wirusa HIV-1, które odgrywają kluczową rolę w procesie dimeryzacji oraz pakowania genomu.
Objaśnianie mechanizmów molekularnych
„Koncepcja zakładająca, że dimeryzacja jest kluczowym warunkiem do zapoczątkowania procesu pakowania, od dawna była poruszana w kręgach naukowców zajmujących się wirusem HIV-1, jednakże dokładny mechanizm molekularny tego zjawiska pozostawał dotychczas niejasny. Dzięki przeprowadzonemu przez nasz zespół badaniu mamy obecnie dostęp do tych informacji w wysokiej rozdzielczości, co umożliwia podejmowanie precyzyjnych działań”, wyjaśnia starszy autor badania ad. Redmond Smyth, który był jego pomysłodawcą i przewodzi grupie badawczej w HZI. Wypowiedź badacza została przytoczona w informacji prasowej opublikowanej na stronie Instytutu Badań Zakażeń RNA im. Hermanna von Helmholtza (ang. Helmholtz Institute for RNA-based Infection Research, HIRI). Liqing Ye, główna autorka badania oraz badaczka pracująca w HIRI, wyjaśnia: „Udało nam się wykazać, że genom wirusa HIV-1 istnieje w dwóch różnych konformacjach RNA, lecz tylko jedna z nich uczestniczy w procesie pakowania genomu. W przypadku drugiej konformacji RNA pozostaje w komórce gospodarza, skąd trafia do nowych białek wirusa. W związku z tym obie konformacje pełnią rolę przełącznika molekularnego, który odpowiada za los RNA oraz proces namnażania się wirusa”. Dzięki technologii FARS-seq zespołowi udało się zbadać sekwencje oraz struktury występujące w ramach rejonu 5′ niepodlegającemu translacji matrycowego RNA wirusa HIV-1, który odpowiada za równowagę między obiema konformacjami. „Mamy nadzieję, że będziemy w stanie wykorzystać wyniki naszego badania w celu opracowania opartych na RNA leków zwalczających retrowirusy lub lepszych wektorów na potrzeby terapii genowych”, dodaje ad. Smyth w tej samej informacji prasowej. Prace związane z projektem T-FRAME (Real-time analysis of ribosomal frameshifting and its impact on immunity and disease) dobiegną końca w 2026 roku. Więcej informacji: projekt T-FRAME
Słowa kluczowe
T-FRAME, HIV, wirus, HIV-1, RNA, genom, molekularny, wirusowy, dimeryzacja, pakowanie genomu