Ученым удалось установить структуру «главного калибра» в арсенале ВИЧ, белка, с помощью которого вирус встраивает свою ДНК в ДНК хозяина.
«Главный калибр» СПИДа: Структурный подход
Структура интегразы, связанной с молекулой ДНК

Вирус иммунодефицита человека относится к семейству ретровирусов, генетический материал которых закодирован не в ДНК («как у всех нормальных людей»), а в РНК. Поэтому, попав в клетку хозяина, вирус сперва синтезирует на своей РНК-матрице одну нить ДНК, а затем достраивает вторую. Лишь затем образовавшаяся таким способом двойная нить ДНК попадает в ядро, где встраивается в хромосому хозяина. Встраивание это обеспечивается специальным ферментом, интегразой.

Легко представить, сколь важна безупречная работа интегразы для жизненного цикла вируса. Именно поэтому в последние десятилетия множество ученых пытались установить пространственную структуру этого белка, желательно в комплексе с ДНК, ведь это — первый шаг к детальному пониманию молекулярного механизма его работы. Пониманию, которое позволит синтезировать лекарства, избирательно подавляющие активность интегразы, столь важной для вирусов (и совершенно ненужной для нас). К сожалению, до сих пор все попытки установления структуры интегразы ВИЧ были безуспешными.

Классическая методика установления трехмерной структуры биологических макромолекул — рентгеновская кристаллография, на базе результатов которой некогда была установлена и самая знаменитая в современной биологии структура, двойная спираль ДНК. Как легко заметить из названия, для этой методики, прежде всего, требуется кристалл того белка (или той молекулы), структура которой интересует ученых. Лишь затем, облучая его рентгеновскими лучами и анализируя полученную дифракционную картину, можно с высокой точностью установить положение каждого отдельного атома в огромном белковом комплексе.

Именно с получением кристаллов интегразы ВИЧ до сих пор и были существенные проблемы. Вырастить их достаточно крупными и качественными (без нарушений структуры) пока не удавалось — впрочем, и не удалось. Ученые, о работе которых мы хотим рассказать сейчас, пошли другим путем. Зная об очень высокой степени схожести этого белка с интегразой другого ретровируса, PFV, они решили работать именно с его интегразой.

Впрочем, и эта работа оказалась не из легких. Потребовалось 4 года труда и более 40 тыс. попыток, чтобы вырастить несколько кристаллов, лишь один из которых был достаточно высокого качества для дальнейшего использования.

Один из авторов исследования, работающий сегодня в Лондоне Петр Черепанов, говорит: «Это просто поразительная история. Начиная работу, мы представляли себе, что она будет очень тяжелой, что множество специалистов перепробовали все возможные приемы — и отбросили их. Поэтому мы вернулись к самому началу, и стали думать над тем, что может послужить самой точной моделью интегразы ВИЧ, при этом способной к кристаллизации. Сперва продвигаться приходилось очень медленно, через множество неудачных попыток, но мы не сдались, и терпение наше было вознаграждено».

Кстати, результат показал, что реальная структура интегразы заметно отличается от той, которую ученые предполагали, исходя из имевшихся до сих пор косвенных данных. Ученые сумели собрать рентгеноструктурные данные не только по самой интегразе, но и по ее комплексу с ралтегравиром — лекарственным препаратом противо-ретровирусного действия. Впервые им удалось «напрямую» наблюдать, как это вещество связывается с интегразой вируса и дезактивирует ее. Возможно, вскоре они смогут наблюдать подобный процесс и с новым лекарством, на сей раз — разработанным специально против ВИЧ.

Еще одну надежду на создание «оружия» против СПИДа дает другой белок, о котором мы писали в заметке «Ахиллесова пята СПИДа».

По пресс-релизу Imperial College London