Использование ВИЧ CD4 в качестве специфического рецептора

Уже в первой работе по выделению вируса-возбудителя СПИД было показано, что вирус in vitro инфицирует Т4-лимфоциты и не инфицирует Т8-лимфоциты из периферической крови человека. Вскоре стало известно, что ВИЧ использует именно молекулу CD4 в качестве специфического рецептора для себя. Этот вывод последовал из опытов, показавших, что некоторые анти-СD4 моноклональные антитела, например, ОКТ4А или анти-Leu3a, способны на 100% блокировать инфицирование Т4-лимфоцитов вирусом ВИЧ в культуре клеток in vitro. Затем было продемонстрировано прямое связывание вирусного оболочечного белка gp120 с молекулой CD4 на клетке или растворимой формой CD4, причем константа диссоциации gp120 и CD4 составляет 10 в (-9)ст М. Такая связь по определению является высокоавидной и, следовательно, специфичной [Dalgleish A.G. et al., 1987; Lasky A. et al., 1987 и многие другие]. В этой связи молекулу CD4 и ген, кодирующий ее биосинтез, подвергли самому подробному из возможного на сегодня изучению.
Молекула CD4 представляет из себя одну цепь, по составу – гликопротеин, включающий 433 аминокислоты. Молекулярный вес CD4 из Т4-лимфоцитов равен 55 килодальтонам. Молекулярный вес CD4 из нейронов несколько отличается и равен 60 килодальтонам. В Т4-лимфоцитах основная масса CD4 экспрессирована на наружней мембране клетки. В моноцитах/макрофагах большая часть синтезированного в клетке CD4 локализована на внутриклеточных мембранах.
Будучи трансмембранной, молекула CD4 подразделяется на внеклеточный участок, состоящий из 372 аминокислот, внутримембранный участок, состоящий из 23-х аминокислот, и цитоплазматический участок, состоящий из 38 аминокислот.
Внеклеточный участок молекулы CD4 состоит из 4-х доменов. Их аминокислотный состав имеет значительный процент гомологии с составом вариабельных областей молекул иммуноглобулинов. Следовательно, ген, кодирующий CD4, принадлежит к суперсемейству генов иммуноглобулинов.
Самый наружный N-концевой домен молекулы CD4 называется VI. Он имеет 35% гомологии по аминокислотному составу с V-областью каппа-цепи иммуноглобулинов [Landau К.К. et al., 1988; Arthes J. et al., 1989; Bowman M.K. et al., 1990]. Именно в этом самом наружном Vl-домене локализовано место, непосредственно связывающееся с gp120 ВИЧ. Какие именно участки в молекуле CD4 непосредственно вступают в связывание с вирусным gp120 или влияют на это связывание со стороны определяют в опытах по направленному мутагенезу в гене CD4. Мутантные гены вводят трансфекцией или трансдукцией, экспрессируют в какие-либо удобные модельные клетки, на мембране которых экспрессируется видоизмененная молекула белка CD4. Затем изучают рецепцию этими клетками вирионов ВИЧ или растворимого вирусного оболочечного белка gp120.
Если генетические манипуляции по мутагенезу проводят с укороченным геном CD4, кодирующим только внеклеточную часть молекулы, то в системе экспрессии идет биосинтез так называемой растворимой формы белка CD4 -sCD4 (от английского soluble – растворимый). Тогда оценивают либо связывание sCD4 с sgp120 методами типа твердофазного иммуноферментного или радиоиммуноанализа, либо оценивают способность мутантного sCD4 блокировать инфекцию нативным ВИЧ-1 в СD4-позитивные клетки-мишени.