Ген vpu – virus protein U

Этот ген имеется у вируса иммунодефицита человека 1-го типа – ВИЧ-1, но отсутствует у вируса иммунодефицита человека 2-го типа – ВИЧ-2 и у вирусов иммунодефицита обезьян – SIV. В ранних работах данная область генома называлась orf U [Matsuda Z. et al., 1988].. Ген vpu расположен непосредственно вслед за первым кодирующим экзоном tat и перекрывается с началом гена env. Инициаторный кодон гена vpu представляет из себя AUG и начинается с позиции N 6012. Продукт гена vpu – белок, состоящий из 81 аминокислоты и имеющий молекулярный вес 16 kD. С N-конца молекулы данного белка имеется так называемый «стрек» из 27 гидрофобных аминокислот. Такая биохимическая особенность характерна для белков, ассоциированных с мембраной. Непосредственно за ними расположены 32 высококонсервативные аминокислоты, из которых 15 заряженных аминокислот (+ или -), то есть этот участок гидрофилен и консервативен.
Антитела к рекомбинантному антигену Vpu определяются примерно у 1/3 больных СПИД, причем они существуют как у больных на ранних стадиях (WR2 и 3), так и на поздних стадиях СПИД (WR6), когда антитела к другим антигенам вируса имеют сильную тенденцию к исчезновению из циркуляции [Matsuda Z. et al., 1988].
Для исследования функции гена vpu и его продукта – протеина Vpu Strebel et al. [1988] получили ряд искусственных мутаций сдвига рамки считывания в генетической области vpu. Сдвиг рамки считывания получали следующим образом. Сегмент синтетического олигонуктеотида состава ССТССАСС ввели в состав плазмиды 8GpXhol. В данном сегменте существует сайт (по позиции N 6189) для клеточного фактора транскрипции Spl. Таким образом, обеспечивается досрочная терминация трансляции за 35 кодонов до N-конца белка Vpu. Такую генетическую конструкцию встроили в вектор экспрессии pNL-A1, содержащий гены tat, rev, env, и vif, но не содержащий гены gag и pol. Выбор такого вектора определялся отсутствием в нем белка gag с молекулярным весом 17 kD (р17), который в электрофорезе было бы невозможно отличить от искомого белка Vpu с молекулярным весом 16 kD. Вектор экспрессии трансфецировали в клетки линии SW480. Через 20 часов инкубации трансфектные клетки лизировали и анализировали белки лизата методом Western blot. Результаты показали отсутствие белка с молекулярным весом 16 kD. Таким образом, проверив мутацию в системе экспрессии с переносом, мутантный ген vpu ввели в клон инфекционного провируса и заразили им Т-лимфоциты человека in vitro. Результаты показали, что в культуре Т-лимфоцитов, зараженных мутантным по vpu ВИЧ-1, образуется в 5-10 раз меньше дочерних свободных вирионов, чем в контрольной культуре, зараженной немутантным ВИЧ-1. При этом нет снижения репликации (по анализу активности обратной транскриптазы) и нет снижения цитопатоген-ности вируса. В клетках, инфицированных мутантами по vpu, накапливается в 5 раз больше белков оболочки, групповых антигенов и продуктов гена pol. Отсюда предположили, что возможно белок Vpu играет функциональную роль в морфогенезе и/или высвобождении из клетки свободных вирионов. В ряде изолятов ВИЧ-1, а именно в НХВ2, ВН8, Mai, Z6, в провирусной ДНК нет инициаторного кодона для Vpu – AUG. В провирусе изолята ARV-2 в гене vpu обнаружили делецию одной пары азотистых оснований, которая приводит к сдвигу рамки считывания и терминации синтеза белка Vpu на 38-й аминокислоте. Все вышеназванные штаммы ВИЧ-1 жизнеспособны, но отличаются выраженным снижением способности продуцировать дочерние свободные вирионы.