Μόλυνση Κύκλος Ζωής

Πρόσδεση στους μεμβρανικούς υποδοχείς CD4 υποδοχείς των Τ-λεμφοκυττάρων, οι οποίοι αποτελούν τους πρωταρχικούς υποδοχείς Οι υποδοχείς χιμοκινών που χωρίζονται ανάλογα με τη διάταξη των κατάλοιπων κυστείνης σε δύο υποοικογένειες – CXC – CC Συχνότερα χρησιμοποιούνται ο CCR5 και ο CXCR4

Οι επιφανειακές γλυκοπρωτείνες gp120 και gp41 που δημιουργούν τριμερείς δομές που μοιάζουν με καρφιά και αλληλεπιδρούν αρχικά με τους CD4 και στη συνέχεια με τους υποδοχείς χημοκινών

Η πρόσδεση στον CD4 προκαλεί στερεοταξικές αλλαγές στη gp120 γλυκοπρωτεΐνη, μερικές από τις οποίες περιλαμβάνουν αποκάλυψη και/ή δημιουργία περιοχών πρόσδεσης σε ειδικούς υποδοχείς χημοκίνης Κατά τις αλληλεπιδράσεις αυτές ‘θάβονται’ συνολικά 742 Å 2 της CD4 και 802 Å 2 της gp120. Ωστόσο οι επιφάνειες που αλληλεπιδρούν είναι σημαντικά μικρότερες διότι ένα ασυνήθιστο κακοζευγάρωμα της τοπογραφίας των επιφανειών δημιουργεί μεγάλες κοιλότητες που δεν συμμετέχουν στην αλληλεπίδραση. Παρόλα αυτά υπάρχει μια γενική συμπληρωματικότητα των ηλεκτροστατικών δυνάμεων στην επιφάνεια επαφής παρότι και σε αυτή τη περίπτωση το ζευγάρωμα δεν είναι συγκεκριμένο.

Σύντηξη μεμβρανών και είσοδος στο κύτταρο Επαγωγή, από την gp41, της σύντηξης της ιικής μεμβράνης με την πλασματική μεμβράνη Οι HR1 και HR2 δημιουργούν ένα δεμάτιο αποτελούμενο από έξι έλικες.

Η ελεύθερη ενέργεια που απελευθερώνεται καθώς οι πρωτεΐνες,που παίρνουν μέρος στη διαδικασία της σύντηξης, αλλάζουν στερεοδιάταξη για να σχηματίσουν το δεμάτιο με τις έξι έλικες, επάγει τη σύντηξη και μέχρι την στιγμή που έχει σχηματιστεί το δεμάτιο, έχουν δημιουργηθεί οι πόροι σύντηξης.

Αποκάλυψη και παραγωγή του προϊού Μετά την είσοδο το ιοσωμάτιο χάνει μερικές από τις ιικές πρωτεΐνες του Συγχρόνως αρχίζει η αντίστροφη μεταγραφή του RΝΑ γονιδιώματος Σύμπλοκο προενσωμάτωσης ή PIC (preintergration complex) – διπλή έλικα του γραμμικού cDNA,ΜΑ,RT,IN,VPR - διάμετρος ~56 nm. Η κυτταρική πρωτεΐνη κυκλοφιλίνη Α φαίνεται να παίζει ένα κρίσιμο ρόλο στη σωστή αποδιοργάνωση του καψιδίου του HIV-1 στα αρχικά στάδια μετά τη μόλυνση

Το PIC πρέπει να μπορεί να εισέλθει σε ανέπαφο πυρήνα Ο ενδοκυτταρικός ιός συνδέεται με μικροσωληνίσκους και χρησιμοποιεί κυτταροπλασματική δυνεϊνη για να μετακινηθεί προς το πυρήνα του κυττάρου Η πρωταρχική πρωτεΐνη μεσολαβητής αυτής της εισαγωγής στο πυρήνα είναι η IN Το DNA μετάγραφο του HIV-1 περιέχει μια διακριτή κεντρική περιοχή όπου μια τρίτη αλυσίδα DNA δημιουργεί ένα κοντό κάλυμμα το οποίο ονομάζεται κεντρικό πτερύγιο DNA (central DNA flap)

Το κεντρικό πτερύγιο επιστρατεύει καρυόφιλες κυτταρικές πρωτεΐνες οι οποίες άμεσα βοηθούν την είσοδο του PIC στο πυρήνα Το κεντρικό πτερύγιο μπορεί να είναι απαραίτητο για να αποκτήσει το PIC μια κατάλληλη διαμόρφωση για την είσοδό του στο πυρήνα

Η προετοιμασία για την ενσωμάτωση του ιικού DNA αρχίζει στο κυτταρόπλασμα Κόβονται δύο νουκλεοτίδια από τα 3΄ άκρα των μακριών τελικών επαναλήψεων (LTR) της παραγόμενης διπλής έλικας (κατεργασία) – Το ενδονουκλεοτιδικό κόψιμο γίνεται πάντοτε στο 3΄ άκρο ενός συντηρημένου δινουκλεοτιδίου CA

Η ενσωμάτωση του προϊού γενικά συμβαίνει ανεξάρτητα από την αλληλουχία αλλά μπορεί να επηρεάζεται από την δομή της γειτονικής χρωματίνης Η ενσωμάτωση γίνεται κατά προτίμηση σε όλο το μήκος της μεταγραφικής μονάδας γονιδίων που μεταγράφονται σε υψηλά επίπεδα από την RNAPol III Η ενσωμάτωση μπορεί να επηρεάζεται από εξειδικευμένη αλληλεπίδραση μεταξύ πρωτεϊνών του κυττάρου ξενιστή και συστατικών του ιού ή από συγκεκριμένη αρχιτεκτονική της χρωματίνης στις περιοχές αυτές

Μ εταφορά αλυσίδων ή συνένωση Ένα νουκλεολυτικό κόψιμο Μια αντίδραση σύνδεσης των αλυσίδων του DNA κατά την οποία οι ελεύθερες φωσφορικές ομάδες του σκελετού της διπλής έλικας του DNA του ξενιστή, προσβάλλονται από τα δύο 3΄-ΟΗ άκρα του κατεργασμένου ιικού DNA

Σ ημαντικό ρόλο στην επιτυχημένη αντίδραση ενσωμάτωσης, παίζουν και ορισμένα cis ρυθμιστικές αλληλουχίες στο ιικό DNA Μια επανάληψη ενός ολιγονουκλεοτιδίου μήκους περίπου 15 bp είναι το ελάχιστο μήκος στο οποίο δρα η ιντεργράση Μέσα στις 7-9 τελικές βάσεις φαίνεται να είναι οι πιο σημαντικές για την εξειδικευμένη αναγνώριση. Το συντηρημένο δινουκλεοτίδιο CA βρίσκεται στην ακριανή περιοχή, συνήθως στην 3 η και 4 η θέση από το 3΄ άκρο της ιικής ακολουθίας – Πιθανώς συμμετέχουν κυτταρικοί πςράγοντες

Αντιγραφή των συστατικών του ιού RNA στα CD4+ Τ λεμφοκύτταρα καταστέλλει την έκφραση αρκετών τάξεων γονιδίων του ξενιστή καταστολής του κύκλου ζωής μολυσμένων κυττάρων στη φάση G 2, η οποία επάγεται από την Vpr επάγει ειδικές αλλαγές και δεν ενεργοποιεί απλά τους μηχανισμούς αντίδρασης σε στρες ή τα μονοπάτια κυττοκινών.

Η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης περιλαμβάνει περίπλοκες αλληλεπιδράσεις ενσωματωμένου προϊικού DNA κυτταρικών παραγόντων μεταγραφής του ιικού συνενεργοποιητή της μεταγραφής, Tat

Δ ύο διακριτές φάσεις Η 1η προωθείται από άμεσες αλληλεπιδράσεις μεταξύ κυτταρικών παραγόντων μεταγραφής και cis ρυθμιστικών στοιχείων εντοπισμένα στην περιοχή του υποκινητή του HIV Η 2η βασίζεται στην συσσώρευση αρκετής ποσότητας Tat από τη πρώτη φάση

Αυτοσυγκρότηση Μήτρα – Το Ν-τελικό άκρο της Gag στην περιοχή της πρωτεΐνης μήτρας (ΜΑ) επιτρέπει στην πρώιμη πρωτεΐνη της Gag να αλληλεπιδράσει με την πλασματική μεμβράνη του κυττάρου – Η στόχευση της ΜΑ εξαρτάται από την πρόσδεση μυριστικού οξέος σε ένα κατάλοιπο γλυκίνης του Ν-τελικού άκρου

– Η περιοχή η οποία αντιστοιχεί στο κέντρο της σφαίρας, της πρωτεΐνης, παίζει έναν σημαντικό ρόλο στην πρόσδεση στη μεμβράνη – Οι σφαιρικές κεφαλές της ΜΑ σχηματίζουν τριμερή σε όλες τις γνωστές κρυσταλλικές μορφές και συντηρημένα βασικά κατάλοιπα εντοπίζονται στην πάνω επιφάνεια του τριμερούς, όπου θα μπορούσαν πιθανά να αλληλεπιδρούν με τις όξινες κεφαλές των φωσφολιπιδίων – Υπάρχει, μέχρι ενός βαθμού, μια σχετική ευελιξία στην αλληλεπίδραση της ΜΑ με ανιονικά φωσφολιπίδια.

Μ ια δεύτερη λειτουργία της πρωτεΐνης αυτής κατά την αυτοσυγκρότηση του ιού είναι η ενσωμάτωση τις γλυκοπρωτεΐνες του φακέλου (Env) του ιού Είναι ξεκάθαρο πως μια συγκεκριμένη αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο αυτών συστατικών δεν είναι πάντα απαραίτητη Από την άλλη μεριά, πρόσφατες έρευνες δείχνουν μια σταθερή αλληλεπίδραση μεταξύ της ΤΜ και της Gag στο ανώριμο ιοσωμάτιο και μια εξαρτώμενη από το κυτταρικό τύπο απαίτηση για ΜΑ-ΤΜ αλληλεπίδραση κατά την ενσωμάτωση της Env

Κάψα – η CA έχει δύο διακριτές, κυρίως με δομή α- έλικας αυτολείς περιοχές οι οποίες συνδέονται με μια εύκαμπτη συνδετική περιοχή – Η μεγαλύτερη Ν-τελική αυτοτελής περιοχή της CA είναι απαραίτητη για τη δημιουργία του πυρήνα, με δομή κώνου, του ώριμου ιού αλλά δεν είναι απαραίτητη για την συγκρότηση των ανώριμων ιικών σωματίων – η αυτοτελής περιοχή στο C-τελικό άκρο είναι κρίσιμο για το πολυμερισμό της Gag και την αυτοσυγκρότηση του ιού

– Η αυτοτελής περιοχή του Ν-τελικού άκρου της CA αλληλεπιδρά ειδικά με την ισομεράση κυκλοφιλίνη Α (CyPA) και προωθεί την ενσωμάτωσης της στο ιικό σωμάτιο με μια αναλογία CA:CyPA της τάξης του 10:1 – Η περιοχή του C-τελικού άκρου της CA είναι η καρδιά των «μηχανών» ανασυγκρότησης του HIV-1.

Πυρηνοκαψίδιο – Η αυτοτελής περιοχή NC της Gag πολυπρωτεΐνης περιέχει δύο αντίγραφα ενός συντηρημένου μοτίβο το οποίο μοιάζει μα δάχτυλα ψευδαργύρου, τα οποία είναι απαραίτητα για την εκλεκτική πρόσδεση και ενσωμάτωση των ιικών RNAs στα δημιουργούμενα σωματίδια – Η ΝC περιέχει επίσης περιοχές με βασικά αμινοξέα τα οποία είναι αναγκαία για την λειτουργία της μη ειδικής πρόσδεσης νουκλεϊνικών οξέων

– Ο κεντρικό ρόλος του RNA στην λειτουργία αυτοσυγκρότησης της NC φαίνεται από το γεγονός ότι νουκλεϊνικό οξύ επάγει δραματικά την in vitro αυτοσυγκρότηση καθαρών HIV-1 Gag πρωτεϊνών σε κυλινδρικά,σφαιρικά ή κωνικά σωμάτια

p6 – Εκτός του βασικού ρόλου της στην ενσωμάτωση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης Vpr, η p6 συμμετέχει σε ένα τελευταίο στάδιο στην διαδικασία της εξωκύτωσης – Το στάδιο αυτό απαιτεί μια σύντηξη μεμβρανών στο «λαιμό» του κυστιδίου για να απελευθερωθεί το αυτοσυγκρατημένο σωματίδιο από την επιφάνεια του κυττάρου – Στην ακολουθία της p6 η περιοχή η οποία είναι απαραίτητη για την αποδοτική απελευθέρωση των ιών χαρτογραφείται σε ένα μοτίβο P(T/S)APP (L-domain) το οποίο είναι εξαιρετικά συντηρημένο

Εξωκύτωση του ιού Μοντέλο με τις νησίδες λιπιδίων – Οι Gag και η Gag/Pol πρόδρομες πολυπρωτεϊνες έχει δειχθεί πως εντοπίζονται σε DRMs – Ο HIV-1 μπορεί επιλεκτικά να εξωκυταρώνεται από τις περιοχές αυτές

Η υπόθεση των Δούρειων ενδοσωμάτων – ο HIV-1 χρησιμοποιεί το προυπάρχον μονοπάτι ανταλλαγής εξωσωμάτων για τον πολλαπλασιασμό του και μεταμφιέζεται ως ένα εξώσωμα – ο HIV-1 αυτοσυγκροτείται μέσα στα MVBs και «εξωκυττώνεται» μέσα σε αυτό το διαμέρισμα σε πρωτογενή μακροφάγα. Το MVB στη συνέχεια μετακινείται πιο κοντά στη πλασματική μεμβράνη όπου οι μεμβράνες συντήκονται με αποτέλεσμα την έκκριση του περιεχομένου ως εξώσωμα