Морфология и морфогенез ВИЧ

По данным электронной микроскопии вирионы ВИЧ имеют округлую форму и диаметр 100-120 нм. Часто в препаратах встречаются вирусные частицы меньшего размера с диаметром 60-70 нм. Иногда из называют миниформами ВИЧ, но более вероятно, что эти вирусы не имеют ничего общего с ВИЧ и являются примесью, так как подобные частицы наблюдаются в препаратах сывороток эмбрионов коров, которые используют в качестве добавки к средам культивирования перевивных клеток, в которых размножается ВИЧ [Gelderblom H.R. et al., 1989].
На нефиксированных препаратах оболочка вируса представляется мягким эластичным мешком. В основе оболочка ВИЧ построена из фрагментов мембраны клетки-хозяина, из которой «рождаются» вновь образованные вирионы. Такой путь морфогенеза вирусов называется почкованием (budding). Для ВИЧ он реализуется в Т-лимфоцитах и клетках перевивных линий из Т-лимфоцитов. Таким образом, оболочка вирионов представляет собой в основе фосфолипидный бислой с включениями белков клеточной мембраны, в том числе антигенов гистосовместимости 1-го и 2-го классов от клетки-хозяина. Последнее обстоятельство объясняет явления ложноположи-тельных результатов тестирования противовирусных антител в крови людей методами иммуноанализов, использующих в качестве антигена препараты вирусного лизата или суммы вирусных протеинов, поскольку в крови пациентов нередко присутствуют антитела к аллоантигенам гистосовместимости. Они и могут узнать свой антиген, попавший в оболочку вириона в ходе морфогенеза. Если вирус размножается в других клетках-мишенях, а именно, в макрофагах, то вирусные частицы оформляются преимущественно внутриклеточно путем почкования не от наружной мембраны клетки, а от мембран эндоплазматического ретикулума.
Наружная мембрана вириона, позаимствованная от клетки-хозяина, пронизывается собственными белками вируса, которые называют оболочечными белками (envelope). Их два: трансмембранный гликопротеин с молекулярным весом 41 kD, называемый gp41 (от glycoprotein 41 kD), и чисто внешний белок – гликопротеин с молекулярным весом 120 kD, называемый gp120 (от glycoprotein 120 kD). Gp120 и gp41 связаны между собой нековалентной связью и формируют отростки на поверхности вирионов. Отростки имеют икосаэдрическую форму. Высота отростков 9-10 нм, диаметр ножки отростков 8 нм, диаметр внешней «шляпки» 15 нм. На вновь образованной вирусной частице имеется 72 таких отростка. «Шляпка» отростка состоит из трех молекул gp120. Это заключение о количестве молекул gp120 следует из того расчета, что по стехиометрическим данным на одну вирусную частицу приходится около 300 молекул gp120. Если их разделить на 72 отростка, то получается 3 с небольшим. По наблюдениям А.Быковского с сотрудниками, число молекул gp120 в одном отростке равно 5 или 6 [Быковский А., 1990]. Связь gp120 и gp41 лабильна. Значительное количество молекул gp120 отрывается от вирусных частиц и попадает в кровь и с нею в ткани. Этот процесс называется шеддингом (от англ. «shedding» – утечка) антигена. В случае инфекции вирусом ВИЧ это явление вносит существенный вклад в патогенез СПИД, о чем будет сказано в соответствующем разделе. Нуклеоид вируса до заключения в оболочку имеет округлую форму. Молекулярные механизмы морфогенеза нуклеоида из входящих в его состав РНК и протеинов неизвестны. Одновременно и после отпочковывания вирусной частицы от клетки нуклеоид принимает продолговатую форму, приобретает вид двухполюсной шишки, сытягиваясь вдоль всего диаметра вириона. Под электронным микроскопом в структуре нуклеоида наблюдается продольная периодичность с шагом в 4 нм. Именно вытянутая форма нуклеоида, похожего на нуклеоид известного вируса EIAV, привлекла внимание сотрудников Л.Монтанье и навела их на продуктивную мысль о том, что подобие формы может свидетельствовать о подобии свойств и принадлежности ВИЧ к тому же подсемейству ретровирусов, что и вирус инфекционной анемии лошадей (EIAV), то есть к лентивирусам.
Часть вирионов, наблюдаемых в препарате, имеют нуклеоид с признаками тубулярной симметрии. Встречаются «многоядерные» вирионы, содержащие 2 или больше нуклеоидов.
Оболочка нуклеоида построена из молекул белка, называемого р24 – протеин с молекулярным весом 24 kD.
Между наружной оболочкой вириона и нуклеоидом существует как бы каркас, толщиной 5-7 нм, компоненты которого имеют икосаэдрическую субструктуру. Этот каркас состоит из молекул белка, называемого матриксным протеином р17 (молекулярный вес 17 kD). Матриксный протеин р17 имеет в своем составе остаток миристеновой кислоты, что по аналогии с другими структурными белками, является биохимическим признаком связи данного белка с липидными компонентами мембран. Возможно, что р17 имеет выход и на внешнюю сторону вириона. Это предположение исходит из того, что известны примеры антител, специфичных к р17, которые проявляют вируснейтрализующую активность in vitro в отношении препарата внеклеточных вирусных частиц [Naylor Р.Н. et al., 1987; Papsidero L.D. et al., 1989].
Внутри нуклеоида содержатся, по крайней мере, 3 компонента. Первый -геном вируса, представляющий из себя диплоидный набор одноцепочных молекул РНК (две молекулы).
Второй – протеин с молекулярным весом 7 kD (р7), связанный с РНК.
Третий – комплекс ферментов (обратная транскриптаза, РНКаза Н, интеграза, протеаза).
Молекулярный вес обратной транскриптазы 66 kD. Ферментативной активностью обладает также укороченная с С-конца молекула обратной транскриптазы, имеющая молекулярный вес 51 kD (формы р66 и р51).
В зрелых вирионах, вероятно, также в нуклеоиде ВИЧ, содержится регуляторный белок Vpr – продукт гена vpr. В одной вирусной частице содержится некоторое количество копий молекул этого белка, однако, функциональная роль его в жизненном цикле ВИЧ в свое время решающая: он является трансактиватором трансляции РНК с вирусных генов в самом начале нового репликативного цикла, когда еще не наработан другой трансактиватор транскрипции и трансляции – вирусный белок Tat [Haseltine W.A., 1992].
По бокам от нуклеоида наблюдаются два симметричных электронно-плотных образования, которые называют латеральными тельцами. Их состав и функции неизвестны.
В составе зрелых вирионов ВИЧ-2 (о разновидностях ВИЧ-1 и ВИЧ-2 будет сказано ниже) находят еще один белок, так называемый Vpx. Этот белок составляет более 10% общей массы белков вириона. Он является продуктом гена vpx (X-orf), который относится к регуляторным, но не структурным генам вируса. Локализация белка Vpx в вирионе неизвестна. Возможно из него состоят латеральные тельца, но экспериментально это не показано [Henderson L.E. et al., 1988].
Более подробные биохимические и биологические характеристики каждого из белков вируса мы приведем в разделе сайта о строении генома ВИЧ согласно природной логике последовательности: транскрипция, трансляция, посттрансляционные превращения, морфогенез, взаимодействия и регуляция на всех этапах.