Гены ВИЧ

VI ежегодная Международная конференция по СПИД, проходившая в Сан Франциско в июне 1990 года, отмечена как первая, на которой, наконец-то, не было докладов об открытии новых генов вируса иммунодефицита человека. К 1990 году и по настоящее время описано всего 11 генов ВИЧ. По одному из генов уникальны для каждой из двух разновидностей ВИЧ – ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Таким образом, для каждого из них идентифицировано по 10 генов. В 1988г. ведущие специалисты по структуре генома ВИЧ – R.C.Gallo, F.Wong-Staal, L.Montagnier, W.Haseltine и их сотрудники опубликовали единую номенклатуру для генов Т-лимфотропных вирусов человека [Gallo R.C. et al., 1988]. Таким образом, если по мере открытия новые гены получали авторские наименования (как правило, идентификация новых генов происходила параллельно в нескольких разных лабораториях), то в работах после 1988г. гены принято называть согласно этой общей для всех номенклатуре. Перечислим их:

• 1. Ген env (envelope) – кодирует трансляцию белка-предшественника gp160, который в ходе процессинга расщепляется на два дефинитивных белка оболочки вириона – gp120 и gp41.
• 2. Ген gag (group-specific antigens) – кодирует трансляцию белка-предшественника с молекулярным весом 55 kD, который в ходе процессинга расщепляется на р17, р24, р7, р6.
• 3. Ген pol (polymerase) транскрибируется с ДНК в составе общего единого транскрипта вместе с геном gag, так называемого транскрипта «gag-pol».

Трансляция белка происходит с несплайсированного, то есть с цельного транскрипта gag-pol. И только в результате процессинга, то есть протеолитического расщепления молекулы белка-предшественника получаются четыре продукта гена pol: обратная транскриптаза с молекулярным весом 66/51 kD, протеаза с молекулярным весом примерно 10 kD, эндонуклеаза (интеграза) с молекулярным весом 32 kD и РНКаза Н (расщепляет цепь РНК, входящую в состав гибридных молекул РНК-ДНК, образующихся в результате процесса обратной транскрипции; молекулярный вес около 15 kD).

• 4. Ген tat (transactivator of transcription) – кодирует регуляторный белок с молекулярным весом 14 kD.
• 5. Ген vif (viral infectivity factor) – кодирует белок с молекулярным весом 23 kD.
• 6. Ген nef (negative early factor) – кодирует белок с молекулярным весом 24-25 и 27 kD (две изоформы).
• 8. Ген vpu (virus protein U) – имеется у вируса ВИЧ-1, но отсутствует у вируса ВИЧ-2; кодирует белок с молекулярным весом 16 kD.
• 9. Ген vpx (virus protein X) – имеется у вируса ВИЧ-2, но отсутствует у вируса ВИЧ-1; кодирует белок с молекулярным весом 14 kD.
• 10. Ген rev (regulator of virus) – кодирует белок с молекулярным весом 20 kD.
• 11. Ген vpt (virus protein Т).

Гены env, gag, pol называют структурными, так как кодируемые ими белки являются либо структурными белками зрелого вириона, либо ферментами. Гены tat, vif, nef, vpr, vpu, vpx, rev, vpt называют регуляторными, так как кодируемые ими белки выполняют различные регуляторные функции в течение жизненного цикла вируса и не входят ( за исключением Vpx и Vpr) в состав уже зрелых вирусных частиц. Белок Vpx обнаружен в зрелых вирионах ВИЧ-2 и составляет около 10% от общего белка вирусной частицы. Его локализация в вирионе точно неизвестна, предположительно – латеральные тельца. Белок Vpr – ранний трансактиватор транскрипции, действующий до наработки достаточных количеств белка Tat.
Рассмотрим подробно каждый из генов и их продукты. В литературе принято в названии генов использовать малые буквы, а в названии одноименных с генами продуктов – первую букву заглавную, например: tat
- это ген, a Tat – это белок – продукт гена tat.
Отдельные гены вируса не складываются в последовательную цепь нуклеотидов. В пределах общей длины генома в 9.2 килобаз гены частично, но на значительном протяжении перекрываются с соседними. Два гена – tat и rev «разорваны», то есть состоят каждый из двух отрезков, довольно далеко отстоящих друг от друга. Информационная РНК после транскрипции с ДНК провируса перед трансляцией претерпевает неоднократный сплайсинг (от английского «splicing» – воссоединение канатов)
- продольное воссоединение концов нити нуклеиновой кислоты после вырезания определенного отрезка(ов) последовательности нуклеотидов специальными ферментами, которые называются рестриктазами.
Количество сплайсингов разное в информационных РНК разных генов. Регуляторные протеины Tat, Rev, Nef транслируются с многократно сплайсированной РНК (по данным Felber [Kieny М., 1990] сплайсинг этих РНК происходит до двадцати раз). Белок- предшественник Env (gp160) и протеин Vif транслируются с однократно сплайсированной РНК. Общий белок-предшественник Gag-Pol транслируется с несплайсированной информационной РНК, транскрибированной с генов gag-pol.