Клиника ВИЧ-инфекций. 
Характеристика и профилактика ВИЧ-инфекций

Геном ВИЧ.

Геном ВИЧ состоит из трех структурных генов: gag, pol, env и шести перекрывающихся между собой регуляторных генов: vif, tet, rev, nef, vpu, vpr, по бокануклеотидных последовательностей находятся длинные концевые повторы — LTR, также выполняющие регуляторную функцию. Ген gag кодирует группоспецифические антигены: белок нуклеоида р7, белок нуклеокапсида р24, матриксный белок р17. Ген pol несет информацию о белках полимеразного комплекса, куда входят обратная транскриптаза (ревертаза), РНКаза Н (отщепляет РНК от ДНК после ее образования на нити РНК) ДНК-полимераза (синтезирует вторую нить ДНК на первой нити ДНК), интеграза, протеаза. Ген env ответственен за синтез полипротеина рр160 — предшественника оболочечного антигенов gp41 и gp120. Геном вируса может существовать в двух формах: в виде геномной РНК внутри вирусных частиц и в виде 2-нитевой ДНК, синтезированной на матрице вирусной РНК и интегрированной в хромосому клетки-хозяина. Вторая форма существования ВИЧ называется провирус. Часть генов в геноме ВИЧ перекрывается, часть существует в виде разорванных генов, далеко стоящих друг от друга.

Регуляция экспрессии генов ВИЧ.

Геном ВИЧ, наряду с обычными для ретровирусов структурными генами gag, pol, env, содержит еще ряд регуляторных генов vif, tat, rev, nef, vpu, vpr, функции которых заключаются в регуляции экспрессии синтеза структурных белков вириона. Показано, что продукт гена tat увеличивает количество специфических иРНК примерно в 10 раз, причем его действие опосредовано последовательностью, присутствующей в R-элементе ВИЧ. Однако для максимального эффекта tat-зависимой трансактивации необходимо присутствие последовательности U3 элемента LTR. Таким образом, продукт гена tat вызывает активацию транскрипции и его активирующее действие осуществляется на этапе инициации транскрипции.

Важной частью tat-зависимой трансактивации является активация трансляции иРНК. Этот посттранскрипционный эффект tat-белка также опосрелдован последовательностью R-элемента LTR ВИЧ. Эта последовательность была обозначена TAR и локализована между -17 и +80 нуклеотидами в LTR ВИЧ. Анализ первичной нуклеотидной последовательности этого участка показал наличие там 24 нуклеотидного обращенного повтора (между 1-м и 59-м нуклеотидами), который может формировать петлю в иРНК. Такая вторичная структура иРНК может мешать 40S субъединице рибосомы передвигаться вдоль иРНК при инициации трансляции и, таким образом, препятствовать синтезу продукта. Взаимодействие продукта гена tat с этим участком иРНК релаксирует структуру и, следовательно, снимает препятствие для трансляции. В эксперименте было выяснено, что делеции в TAR участке снимали тормозящее действие R-элемента на трансляцию, при этом полностью исчезал эффект трансактивации. Таким образом, tat-кодируемый белок или индуцированные им клеточные факторы узнают TAR последовательность как в ДНК в виде провируса, так и в иРНК, и активируют соответственно транскрипцию или трансляцию.

Если суммировать приведенные данные, то можно предложить такую модель регуляции экспрессии генов ВИЧ. Продукт гена tat-3, взаимодействуя с TAR последовательностью в LTR провируса, активирует транскрипцию провирусной ДНК. Возможно, это происходит за счет уменьшения тормозящего действия на процесс транскрипции специфического негативного регуляторного элемента, расположенного между -340-м и 185-м нуклеотидами в U3 последовательности LTR ВИЧ. Тот же белок tat активирует и трансляцию иРНК, снимая ингибирующее действие на инициацию трансляции TAR-элемента.

Предполагаемая схема содержит много «белых пятен». Так, пока не ясно, что является исходным толчком к активации провируса. Такая активация происходит, например, при антигенной стимуляции зараженного ВИЧ Т-лимфоцита, однако молекулярные механизмы этого механизма не изучены. Важную роль в активации провируса может играть и взаимодействие вирусных генов с клеточными белками. Например, фактор транскрипции Sp1, присутсвующий в клетках млекопитающих, связывается с промоторным участком в LTR промотора ВИЧ и активирует синтез РНК в 5−10 раз.

Генетическая изменчивость ВИЧ.

Все ретровирусы, включая ВИЧ, из-за ошибок в работе обратной транскриптазы отличаются более высокой частотой генетических изменения в процессе самовоспроизводства от других форм жизни, в которых транскрипцию осуществляет обратная транскриптаза. Именно для ретровирусов было введено понятие квази-видов, так как их потомки уже в первом поколении уже существенно отличаются от своих родителей. Происходит это в связи с тем, что у ретровирусов очень высок показатель частоты спонтанных мутаций на репликацию, т. е. велико число самопроизвольных генетических ошибок. Поскольку геном ВИЧ включает около 9 тысяч нуклеотидов, то, следовательно, в геноме каждой новой вирусной частицы будет появляться ошибка, т. е. один дочерний геном в точности не будет повторять родительский геном. Мутантные формы накапливаются, создавая огромный пул квази-вирусов, при этом под влиянием элиминирующих механизмов макроорганизма, как правило, хотя бы одна популяция способна выжить. Необходимо подчеркнуть, что именно с генетической изменчивостью ретировирусов связаны сложности создания вакцин против ВИЧ.