Ген gag (group-specific antigens) и его продукты

Ген gag расположен в 5′-конце кодирующей области генома ВИЧ. Транскрипция информационной РНК происходит в виде общего длинного транскрипта с генов gag и pol вместе размером в 9.2 килобазы. При этом кодирующие последовательности gag в 3′-области на значительном протяжении перекрываются с кодирующими последовательностями 5′- для продуктов гена pol. Экспрессия продуктов гена pol с перекрывающейся последовательности обеспечивается одним актом сдвига рибосомы по рамке считывания. Белок-предшественник Gag имеет молекулярный вес 55 kD. Эта молекула расщепляется протеазой вируса на следующие компоненты, считая с N-конца: р17, р24, р7 и р6. По крайней мере для некоторых из групповых антигенов дефинитивный белок получается в результате не одностадийного протеолиза, а двух- или более. Например, р24 – белок, из которого построена оболочка нуклеоида – сначала отщепляется от предшественника в виде компонента с молекулярным весом 25 kD, который по сравнению с р24 имеет лишние аминокислоты с С-конца. Они отщепляются вирусной протеазой с получением р24, который затем фосфорелируется.
Ученые французской школы [Hovanessian A.G., 1990], работающие в контакте с L.Montagnier, охарактеризовали две такие формы белка, из которого построена оболочка нуклеоида, как р25 и р26. Белок р25 они выделяют из цельных вирионов ВИЧ. Белок р26 наряду с р25 экспрессируется на поверхности инфицированных клеток, а также секретируется в растворимой форме в среду. Обе формы (р25 и р26) можно выявить как в фосфорелированном, так и в нефосфорелированном виде. Авторы полагают, что форма р26 образуется по времени позже, чем р25, и является аберрантной. Если р26 войдет в состав вирионов, то они будут неинфекционны. Однако эти предположения нуждаются в корректных экспериментальных доказательствах.
Из работ Wilson W. et al. [1988], Mervis R.J. et al. [1988] и Peng C. [1991] прояснились некоторые моменты морфогенеза капсида ВИЧ, а именно. Капсид формируется из двух видов прекурсорных белков – Gag (основная масса) и Gag-Pol (небольшая часть). Формирование капсида идет в ассоциации с внутренней поверхностью клеточной мембраны. В связь с мембраной вступают именно прекурсорные белки, которые ради этого присоединяют с торца молекулу миристеновой кислоты. Из экспериментов следует, что без миристилирования прекурсорные белки остаются в цитоплазме и морфогенез капсида (и, следовательно, всего вириона) не идет.
Протеин р17 претерпевает посттрасляционную биохимическую модификацию в виде присоединения остатка миристеновой кислоты. В таком виде он экспрессируется на поверхности зараженных ВИЧ клеток. В зрелых вирионах р17 заполняет пространство между внутренней поверхностью мембраны вируса и нуклеоидом, за что и назван матриксным протеином. Вероятно, какие-то участки молекулы р17 экспонированы и на поверхности вирионов, так как известны антитела, специфичные против р17, которые способны нейтрализовать инфекционность внеклеточных вирионов [Naylor Р.Н. et аl., 1987: Papsidero L.D. et al., 1989]. Часть нейтрализующих по р17 антител перекрестно реагирует с гамма-интерфероном [Caruso A. et al., 1989].
Протеин р7 непосредственно связан с вирусной РНК и это связывание необходимо для заключения геномной РНК в оболочку нуклеоида. Во вторичной структуре р7 обнаружен так называемый «цинковый палец», характерный для ядерных белков, непосредственно комплексующихся с нуклеиновыми кислотами.
Протеин р6 недавно открыт сотрудниками W. Haseltine [Haseltine W.A., 1990]. Для него неизвестны аналоги у других ретровирусов. Р6 является последним С-концевым компонентом Gag-предшественника и кодируется как раз областью, перекрывающейся с геном pol. Однако, если «удлинить влево» прочтение гена pol, то такой транслянт не будет содержать аминокислотных последовательностей р6, то есть р6 специфичен именно для рамки считывания с гена gag. В лаборатории W. Haseltine выполнены опыты по направленному мутагенезу в области р6, а именно вставке преждевременных стоп-кодонов и, следовательно, отсутствию у мутантных вирусов нормального р6. Эти опыты показали функциональное значение рб и позволили составить новое представление о созревании вирионов ВИЧ. Мутантных по рб провирусов клона НХВ2 трансфецировали в клетки линии COS-7 и наблюдали следующие последствия. В супернатанте культуры инфицированных клеток отсутствуют внеклеточные инфекционные вирусы. Там определяется лишь небольшое количество вирусного оболочечного gp120. При этом внутри клетки нарабатываются нормальные количества всех вирусных белков и нормально проходит их процессинг за одним исключением – замедлено образование р24 из р25, то есть пропорция р25 существенно выше, чем в случае немутантных вирусов. Электронно-микроскопическое исследование клеток, инфицированных мутантами по рб, показало необыкновенную картину: с наружной поверхности к клеткам прикреплено как на некой привязи большое количество незрелых (то есть с неконденсированным нуклеоидом) вирусных частиц. Таким образом, расщепление «привязи» является активной стадией в процессе высвобождения вирионов из клетки. Как раз эта стадия зависит от р6. При этом вирионы, мутантные по р6, не накапливаются во внутрицитоплазматическом объеме, попадают на поверхность клетки, но не покидают ее, а остаются прочно связанными с клеточной мембраной.