Новый метод отслеживает белки в отдельной частице ВИЧ
Междисциплинарная группа учёных из KU Leuven (Бельгия) разработала новый метод для изучения взаимодействия белков на уровне отдельной вирусной частицы ВИЧ. Техника позволяет детально исследовать опасный вирус и ускоряет скрининг потенциальных анти-ВИЧ препаратов. Метод также применим для изучения других заболеваний.
Понимание механизмов размножения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) критически важно для борьбы с болезнью. Попадая в кровоток, вирусные частицы (вирионы) ВИЧ «захватывают» иммунные клетки. Вирион связывается с клеткой, проникает внутрь и перепрограммирует её генетический материал для производства новых вирионов. Таким образом, ВИЧ выводит из строя защитные клетки крови, превращая их в фабрики по производству вируса.
Ключевую роль в этом процессе играет интеграза: «Интеграза — это белок ВИЧ, который обеспечивает встраивание генетического материала вируса в ДНК захваченной клетки. Она отвечает за перепрограммирование человеческой клетки при заражении. В нашем исследовании мы хотели отследить интегразу на разных стадиях инфекции», — объясняет постдокторант Йелле Хендрикс. Сложность заключалась в том, чтобы сделать это на уровне отдельного вириона: «У ВИЧ есть несколько способов сделать одно и то же, например, проникнуть в клетку. Поэтому возможность увидеть, как ведёт себя каждая отдельная частица, очень полезна».
Для этого исследователи использовали флуоресцентную микроскопию одиночных молекул. Они создали генетически модифицированный вирион ВИЧ, способный заражать клетку, но не способный размножаться в ней. Вирион был запрограммирован производить флуоресцентную версию интегразы. «Это позволило нам исследовать взаимодействия флуоресцентной интегразы под световым микроскопом как in vitro в отдельном вирионе ВИЧ, так и в заражённой им человеческой клетке».
Затем метод применили для изучения как одобренных клинически, так и новых ингибиторов ВИЧ. «Некоторые из этих препаратов, как предполагалось, влияют на взаимодействие между частицами интегразы. С помощью нашей новой техники мы смогли наблюдать, что это действительно так».
«Уже существуют несколько десятков препаратов против ВИЧ, но дальнейшие исследования необходимы. Каждый раз, когда ВИЧ размножается, захватывая иммунную клетку, есть вероятность мутации, и нет гарантии, что лекарство справится с ней. Препарат может стать менее эффективным в течение жизни пациента. Кроме того, современные лекарства очень дороги. Отсюда важность возможности быстрого и эффективного тестирования анти-ВИЧ препаратов».
Хорошая новость в том, что этот метод имеет широкое применение: «Может показаться удивительным, но мы можем использовать генетически модифицированную версию опасного вируса для изучения других патогенов. По сути, мы создали нано-пробирку из вириона ВИЧ, внутри которой можно изучать взаимодействия белков. В принципе, мы можем сделать флуоресцентным любой белок — будь то от ВИЧ, другого заболевания или человеческой клетки».
«Исследователи изучают взаимодействия белков уже давно, но до сих пор это было невозможно на уровне отдельной вирусной частицы», — говорит Йелле Хендрикс. Наша техника позволяет учёным быстро тестировать множество молекул — потенциальных лекарств — против различных заболеваний, используя минимальное количество материала. В будущих исследованиях мы будем применять этот метод для изучения интеграз других вирусов».