Новые результаты дают наиболее подробную картину сложной оболочки вируса, вызывающего СПИД, включая участки, которые будущие вакцины будут пытаться имитировать, чтобы вызвать защитный иммунный ответ.
«Большинство предыдущих структурных исследований этого комплекса оболочки было сосредоточено на отдельных субъединицах, но нам нужна была структура всего комплекса, чтобы правильно определить участки уязвимости, которые могут быть нацелены, например, с помощью вакцины», – сказал Ян А. Уилсон, профессор структурной биологии Хансена в TSRI и старший автор нового исследования с биологами Эндрю Уордом и Бриджит Каррагер из TSRI и Джоном Муром из Weill Cornell.
Результаты опубликованы в двух статьях в Science Express, раннем онлайн-издании журнала Science, 31 октября 2013 г.
Сложная цель
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, ВИЧ, вирус иммунодефицита человека, в настоящее время поражает около 34 миллионов человек во всем мире, 10 процентов из которых – дети. Хотя сейчас противовирусные препараты используются для лечения многих ВИЧ-инфекций, особенно в развитых странах, ученые давно искали вакцину, которая могла бы предотвратить новые инфекции и, возможно, в конечном итоге искоренить вирус среди населения.
Однако ни одна из протестированных вакцин против ВИЧ пока не приблизилась к обеспечению адекватной защиты. Эта неудача во многом связана с проблемами, создаваемыми белком оболочки ВИЧ, известным вирусологам как Env.
Структура Env настолько сложна и хрупка, что ученым было очень трудно получить белок в форме, подходящей для построения изображений с атомным разрешением, необходимых для его понимания.
«Он имеет тенденцию разваливаться, например, даже когда находится на поверхности вируса, поэтому для его изучения мы должны сконструировать его, чтобы он был более стабильным», – сказал Уорд, доцент кафедры интегративных структурных и интегральных схем TSRI. Вычислительная биология.
Освещающая инфекция
В текущей работе команда Корнелла / Скриппса смогла разработать версию тримера Env (трехкомпонентная структура), которая обладает стабильностью и другими свойствами, необходимыми для построения изображений с атомным разрешением, но при этом сохраняет практически все структуры, обнаруженные в собственном Env.
Используя передовые методы визуализации, электронную микроскопию (под руководством аспиранта Дмитрия Люмкиса) и рентгеновскую кристаллографию (под руководством Жана-Филиппа Жюльена, старшего научного сотрудника лаборатории Вильсона), команда смогла изучить новый Env тример. Рентгеноструктурное исследование было первым тримером Env, и оба метода позволили разрешить структуру тримера до более тонкого уровня детализации, чем сообщалось ранее.
Эти данные проливают свет на сложный процесс, с помощью которого тример Env собирается, а затем претерпевает радикальные изменения формы во время инфекции, и прояснили, как он сравнивается с белками оболочки других опасных вирусов, таких как грипп и Эбола.
«Для нас было честью работать с командой Scripps над этим проектом», – сказал Мур от имени группы Weill Cornell. «Теперь нам всем нужно использовать эти новые знания для разработки и тестирования тримеров следующего поколения и посмотреть, сможем ли мы индуцировать широко активные нейтрализующие антитела, которые потребуются для эффективной вакцины."
Среди других участников исследований «Крио-ЭМ структура полностью гликозилированного растворимого расщепленного тримера оболочки ВИЧ-1» и «Кристаллическая структура растворимого расщепленного тримера оболочки ВИЧ-1» были Наталья де Вал, Девин Сок, Робин Л. Стэнфилд и Марк К. Деллер; и Роджер В. из Медицинского колледжа Вайля Корнелла.
Сандерс (также в Академическом медицинском центре, Амстердам), Альберт Купо и Пер-Йохан Класс. Помимо Уилсона, Уорда и Каррагера, среди высокопоставленных участников TSRI был Клинтон С. Поттер и Деннис Бертон.
Исследование было частично поддержано Национальными институтами здравоохранения (HIVRAD P01 AI82362, CHAVI-ID UM1 AI100663, R01 AI36082, R01 AI084817, R37 AI36082, R01 AI33292), Программой биомедицинских исследований NIH NIGMS США (GM103310) и Международной Консорциум и центр нейтрализующих антител Инициативы по разработке вакцины против СПИДа.