Informatie

Waarom kiest HIV ervoor om eerst de macrofaagcellen te infecteren?


Bij binnenkomst in ons lichaam stuurt HIV de macrofaagcellen aan om meer virusdeeltjes aan te maken. Het injecteert het virale RNA in de macrofagen. Met behulp van het enzym reverse transcriptase wordt het virale RNA omgezet in viraal DNA dat wordt ingebed in het DNA van macrofaagcellen. In dit proces blijven de macrofagen in leven.

Gewoon nieuwsgierig-

Aangezien macrofaagcellen hebben: fagocytische activiteit, waarom kiest HIV hen als hun virusproducerende fabriek en niet een andere cel zoals RBC's die blijkbaar veel meer zijn overvloedig en hebben helemaal geen fagocytische activiteit.

Met andere woorden wat maakt het de macrofagen mogelijk om de productiefabriek van HIV te zijn?


Kort antwoord

HIV infecteert macrofagen omdat macrofagen de CD4-celoppervlakreceptor vertonen die nodig is voor initiële HIV-aanhechting, en ook de co-receptoren CCR5 en/of CXCR4 vertonen die ook nodig zijn voor het binnendringen van het virus in de cel.

Cellen die geen goede gastheren zijn voor HIV hebben deze receptoren niet.

Enige verwarring aanpakken

Je vraagt ​​waarom hiv kiest macrofagen als virusproducerende fabriek. Pas op dat u virussen niet overmatig antropomorfiseert - virussen 'kiezen' welke gastheercel ze willen infecteren op dezelfde manier dat u 'kiest' pijn te voelen wanneer u uw teen stoot. Het is een product van evolutie, en niet het resultaat van een logisch denkproces door het HIV-virus.

Andere virussen infecteren epitheelcellen, of levercellen of plantencellen. HIV infecteert CD4+-cellen. Er is geen 'beste' optie die virussen op de een of andere manier zullen 'kiezen'. Alles wat een succesvolle reproductie en overdracht mogelijk maakt, is een haalbare optie, en de rest is te danken aan willekeurige mutaties en evolutie.

Rode bloedcellen als virusfabrieken?

Ten slotte vraag je naar rode bloedcellen als een betere gastheer voor virussen. In feite zijn rode bloedcellen zeer slechte gastheercellen voor virussen, omdat ze de cellulaire machinerie missen die nodig is voor DNA-replicatie en eiwitproductie. Het is deze cellulaire machinerie die meestal wordt gekaapt door virussen om te repliceren. Rode bloedcellen verliezen hun kern al vroeg in de ontwikkeling en het zijn alleen complexere organismen (zoals de Plasmodium soorten die malaria veroorzaken) die effectief een rode bloedcel kunnen kapen. Deze Plasmodium parasieten hebben hun eigen kern voor eiwitproductie en DNA-replicatie.


Macrofaag

Macrofagen (afgekort als M, M of MP) (Grieks: grote eters, van Grieks μακρός (makros) = groot, φαγεῖν (fageïne) = eten) zijn een soort witte bloedcellen van het immuunsysteem die alles opslokken en verteren dat op het oppervlak geen eiwitten heeft die specifiek zijn voor gezonde lichaamscellen, waaronder kankercellen, microben, celafval, vreemde stoffen , enz. [2] [3] Het proces wordt fagocytose genoemd, dat de gastheer beschermt tegen infectie en letsel. [4]

Deze grote fagocyten worden gevonden in vrijwel alle weefsels, [5] waar ze patrouilleren op mogelijke pathogenen door amoeboïde beweging. Ze nemen verschillende vormen aan (met verschillende namen) door het hele lichaam (bijv. Histiocyten, Kupffer-cellen, alveolaire macrofagen, microglia en andere), maar ze maken allemaal deel uit van het mononucleaire fagocytsysteem. Naast fagocytose spelen ze een cruciale rol bij niet-specifieke afweer (aangeboren immuniteit) en helpen ze ook specifieke afweermechanismen op gang te brengen (adaptieve immuniteit) door andere immuuncellen zoals lymfocyten te rekruteren. Ze zijn bijvoorbeeld belangrijk als antigeenpresentatoren voor T-cellen. Bij mensen veroorzaken disfunctionele macrofagen ernstige ziekten zoals chronische granulomateuze ziekte die vaak tot infecties leidt.

Naast het verhogen van ontstekingen en het stimuleren van het immuunsysteem, spelen macrofagen ook een belangrijke ontstekingsremmende rol en kunnen ze immuunreacties verminderen door de afgifte van cytokinen. Macrofagen die ontstekingen stimuleren, worden M1-macrofagen genoemd, terwijl die die ontstekingen verminderen en weefselherstel stimuleren M2-macrofagen worden genoemd. [6] Dit verschil wordt weerspiegeld in hun metabolisme. M1-macrofagen hebben het unieke vermogen om arginine te metaboliseren tot het "killer"-molecuul stikstofmonoxide, terwijl M2-macrofagen het unieke vermogen hebben om arginine te metaboliseren tot het "reparatie"-molecuul ornithine. [7] Deze tweedeling is onlangs echter in twijfel getrokken omdat er meer complexiteit is ontdekt. [8]

Menselijke macrofagen zijn ongeveer 21 micrometer (0,00083 inch) in diameter [9] en worden geproduceerd door de differentiatie van monocyten in weefsels. Ze kunnen worden geïdentificeerd met behulp van flowcytometrie of immunohistochemische kleuring door hun specifieke expressie van eiwitten zoals CD14, CD40, CD11b, CD64, F4/80 (muizen)/EMR1 (humaan), lysozyme M, MAC-1/MAC-3 en CD68 . [10]

Macrofagen werden voor het eerst ontdekt door Elie Metchnikoff, een Russische zoöloog, in 1884. [11]


Wereldaidsdag: waarom is het zo moeilijk om hiv te bestrijden?

We zijn er niet in geslaagd om onze indrukwekkende vooruitgang op het gebied van ziektebestrijding en -beheer te herhalen met het ontwikkelen van een remedie.

HIV-deeltjes verzamelen zich op het oppervlak van een geïnfecteerde macrofaag, gezien door een fluorescentiemicroscoop. DOI: 10.1371/journal.pbio.0040445, CC BY 4.0

Op 5 juni 1981 verscheen een klein rapport in een obscuur Amerikaans tijdschrift waarin werd beschreven hoe vijf ogenschijnlijk gezonde mannen Pneumocystis-pneumonie hadden opgelopen. De auteurs wisten niet dat hun werk het begin markeerde van de moeilijkste en duurste wetenschappelijke strijd van de mensheid - een strijd die nog steeds woedt na 32 miljoen levens te hebben gekost en de wereld meer dan een half biljoen dollar heeft gekost (

Het rapport was het eerste record van patiënten die leden aan het verworven immunodeficiëntiesyndroom (AIDS).

Vandaag, 1 december, is het Wereld Aids Dag. Zelfs na bijna vier decennia van uitgebreid onderzoek hebben wetenschappers geen remedie voor aids. Er zijn medicijnen beschikbaar om de effecten te verminderen, maar ze houden de ziekte alleen op afstand. Ze roeien het humaan immunodeficiëntievirus (hiv) dat het veroorzaakt niet uit.

HIV is zelfs een van de meest bestudeerde pathogenen in de menselijke geschiedenis. Maar hoewel we veel van de oorsprong, moleculaire biologie en pathogenese begrijpen, blijven we aan de vooravond van een remedie staan ​​en hebben we zelf geen remedie.

Er zijn veel redenen waarom deze barrière zo moeilijk te overwinnen is. De volgende lijst geeft een overzicht:

Vermenging van genetisch materiaal – De belangrijkste reden is de aard van HIV zelf. HIV behoort tot een klasse van virussen die retrovirussen worden genoemd: ze vermengen hun virale DNA met het eigen DNA van de gastheer. Alle andere uitdagingen hadden inmiddels overwonnen kunnen worden als deze complicatie er niet was geweest.

virale latentie – Na het mengen van zijn DNA met het DNA van de gastheer, gaat het virus niet altijd verder met het maken van nieuwe virale deeltjes. In veel gevallen kiest het ervoor om stil of verborgen te blijven in de gastheercel, waardoor het voor het immuunsysteem of antiretrovirale medicijnen van het lichaam onmogelijk is om onderscheid te maken tussen geïnfecteerde en niet-geïnfecteerde cellen. Medicijnen kunnen voorkomen dat actieve virussen zich vermenigvuldigen en de patiënt kan een normaal leven leiden. Maar als de patiënt stopt met het innemen van de medicijnen, beginnen verborgen virussen zich weer te vermenigvuldigen.

Volgorde diversiteit – In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is de polymorfe aard van het virus, hoewel belangrijk, niet de belangrijkste reden waarom we worstelen om de hiv-pandemie te bestrijden, het staat op de derde plaats. Door de hoge evolutie van het virus kan het veel sneller het immuunsysteem ontwijken dan enig ander bekend pathogeen. Het griepvirus, het op een na meest diverse virus in termen van sequentiediversiteit, heeft bijvoorbeeld minder virusstammen die over de hele wereld circuleren in vergelijking met het aantal stammen dat artsen hebben gevonden in individueel menselijke gastheren - en griep vereist elk jaar een vaccin.

Immuunontduiking – Het hiv-virus heeft veel trucjes in petto om te ontsnappen aan de surveillance van het immuunsysteem. Het immuunsysteem produceert antilichamen om de vreemde eiwitten die ziekteverwekkers afscheiden te neutraliseren. Het HIV-virus beschermt zijn eiwitten tegen neutralisatie door ze te bedekken met glycanen (suikers), in een proces dat glycosylering wordt genoemd. Als gevolg hiervan worstelt het immuunsysteem met het herkennen van de eiwitten die verborgen zijn onder de glycanomhulling.

Gebrek aan immuuncorrelaten van bescherming – Een strategie die wetenschappers hebben gebruikt om een ​​ziekte te overwinnen, is het bestuderen van het immuunsysteem van mensen die de infectie op natuurlijke wijze hebben geklaard. Onderzoekers zoeken naar het deel van het systeem dat de lichamen van deze mensen gebruikten en proberen bij alle patiënten dezelfde reacties op te wekken. Maar niemand past bij deze beschrijving voor hiv. Er zijn slechts twee gevallen geweest van mensen die 'genezen' zijn van het virus (de zogenaamde Berlijnse en Londense patiënten), die ook met een reeks beenmergtransplantaties ondergingen om een ​​andere aandoening die ze hadden (leukemie) te genezen. Beenmergtransplantaties voor HIV zijn geen haalbare oplossing vanwege ethische redenen die voortvloeien uit het hoge percentage mislukkingen.

Onvermogen om verzwakte virussen te gebruiken – Een andere strategie die wetenschappers hebben gebruikt, meestal voor vaccins, is het injecteren van verzwakte of verzwakte virussen in het lichaam. Het lichaam ontwikkelt een immuunrespons, maar krijgt geen infectie, terwijl het zich ook voorbereidt om toekomstige infecties af te wenden.

Deze strategie is om twee redenen niet veilig voor gebruik tegen hiv. Ten eerste: door de snelle evolutie van het virus zou het zijn pathogeniteit kunnen herwinnen voordat het immuunsysteem het opruimt. Ten tweede: het menselijk DNA bevat veel endogene retrovirussen, overblijfselen van retrovirussen vergelijkbaar met HIV die onze voorouders hebben geïnfecteerd en die nu deel uitmaken van ons DNA maar geen ziekte veroorzaken. Een verzwakt virus zou mogelijk zijn virulentie kunnen herwinnen door zijn zwakke gebieden aan te vullen met een van de virussen die zich momenteel in het lichaam bevinden.

Gebrek aan diermodel – HIV is een exclusief menselijk virus, dus wetenschappers kunnen een HIV-infectie bij dieren niet onder gecontroleerde omstandigheden bestuderen. Het beste alternatief dat we vandaag hebben, is om een ​​hybride virus te maken dat HIV en zijn voorouder SIV (simian immunodeficiency virus, dat apen infecteert) combineert, genaamd SHIV, en het te gebruiken om makaken te infecteren. Maar studies met primaten zijn erg duur, dus de meeste wetenschappers vertrouwen op andere methoden, zoals het uitgebreid aanpassen van HIV om het te dwingen muizen te infecteren. Dit model recapituleert echter niet nauwkeurig een hiv-infectie bij mensen.

Ondanks al deze uitdagingen heeft de wereld zeker een lange weg afgelegd in de strijd tegen hiv. Het aantal nieuwe infecties daalt elk jaar en de verspreiding van het virus is grotendeels beperkt door medicijnen. Er leven echter nog steeds veel mensen met hiv. We zijn er niet in geslaagd om onze indrukwekkende vooruitgang op het gebied van ziektebestrijding en -beheer te repliceren met het ontwikkelen van een remedie. Daarom nemen de Berlijnse en Londense patiënten een heel speciale plaats in in het hiv-onderzoek: ze zijn het levende bewijs van het feit dat ondanks de verschillende beperkingen genezing nog steeds mogelijk is.

Arun Panchapakesan is een moleculair bioloog die werkt in het hiv-aids-laboratorium van het Jawaharlal Nehru Center for Advanced Scientific Research, Bengaluru.


Welke cellen infecteert HIV het liefst?

HIV richt zich voornamelijk op een type cel in het immuunsysteem, de CD4+ T-cel. Er bestaan ​​echter veel soorten van deze cellen en ze zijn niet allemaal even vatbaar voor infectie door HIV. Maar welke soorten cellen zijn het meest waarschijnlijk geïnfecteerd?

Een team van wetenschappers van de Gladstone Institutes en de University of California, San Francisco (UCSF) heeft een "cellulaire atlas" gemaakt om deze vraag te beantwoorden. Zij zijn de eerste groep die wereldwijd de verschillende soorten CD4+ T-cellen analyseert die HIV binnenkomt en manipuleert.

"Met behulp van krachtige nieuwe technologieën hebben we vastgesteld welke cellen HIV graag binnendringt en infecteert, en hoe het virus de cellen erin kan veranderen", legt Nadia R. Roan, PhD, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in Mobiele rapporten en een bezoekende onderzoeker bij Gladstone. "De veranderingen die door het virus in cellen worden aangebracht, kunnen het voor HIV gemakkelijker maken om in het lichaam te blijven bestaan."

In samenwerking met Stanford, de University of Southern California (USC) en de University of Alabama (UAB), gebruikte het team experimentele, statistische en visualisatiebenaderingen om de atlas te maken.

Het belangrijkste hulpmiddel dat ze gebruikten, heet CyTOF, dat op massaspectrometrie vertrouwt om veel parameters op individuele cellen te meten. Deze technologie met hoge resolutie overtreft andere veelgebruikte technieken die het aantal parameters dat tegelijk kan worden gedetecteerd, beperken.

"Met CyTOF-technologie betreden we een tijdperk van 'gezichtsherkenning' voor individuele cellen", zegt Marielle Cavrois, eerste auteur van de studie, een senior onderzoekswetenschapper in de Flow Cytometry-kern van Gladstone en een assistent-professor in de afdeling Geneeskunde bij UCSF. "Met onze computertools kunnen we deze gezichtsherkenning nu gebruiken om te bepalen hoe de cel eruitzag voordat hiv hem manipuleerde."

Aangezien HIV de cel die het infecteert drastisch verandert, is het moeilijk om een ​​geïnfecteerde cel terug te traceren naar zijn oorspronkelijke vorm. Met CyTOF konden de onderzoekers geïnfecteerde cellen zo gedetailleerd bestuderen dat ze konden volgen hoe hiv ze hermodelleerde.

"Door de cellen die vatbaar zijn voor het binnendringen van HIV te vergelijken met die welke vatbaar zijn voor HIV-infectie, hebben we een verrassende ontdekking gedaan", voegde Roan toe, die ook een assistent-professor is bij de afdeling Urologie van UCSF. "We ontdekten dat HIV zeer efficiënt een specifiek type CD4+ T-cel binnendringt, maar zich niet in deze cellen kan vermenigvuldigen."

Dit effect kan zijn omdat hiv niet verder kan in die cellen, of omdat het virus in die cellen stil (of latent) blijft. Hoe dan ook, deze subset van CD4+ T-cellen zou een doelwit kunnen worden voor het uitroeien van het virus.

"Het zal interessant zijn om te onderscheiden wat er gebeurt in deze cellen waar HIV efficiënt binnenkomt maar geen virus gaat produceren", zegt Warner C. Greene, senior onderzoeker en directeur van het Gladstone Institute of Virology and Immunology, die ook een van de senior auteurs van de studie. "Als het virus inderdaad een latente infectie in deze cellen veroorzaakt, hebben we een waardevolle biomarker geïdentificeerd die zou kunnen leiden tot nieuwe therapieën."

Andere auteurs van dit bronartikel zijn Nandhini Raman bij Gladstone Rajaa Hussien, Brandon Aguilar Rodriguez, Joshua Vasquez, Matthew H. Spitzer en Joseph M. McCune bij UCSF Trambak Banerjee en Gourab Mukherjee bij USC Nicole H. Lazarus, Eugene C. Butcher, Ann M. Arvin, en Nandini Sen bij Stanford en Jennifer J. Jones en Christina Ochsenbauer bij de UAB in Birmingham. Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health (R01AI127219, DP1DA036502) en het amfAR Institute for HIV Cure Research.


Antiretrovirale therapie

Sinds 1996 heeft cART'x02014, ook bekend als zeer actieve antiretrovirale therapie, of HAART'x02014, dramatische verbeteringen in de gezondheid en levensduur van HIV-geïnfecteerde personen opgeleverd (Palella et al. 1998). cART-opties bestaan ​​meestal uit drie medicijnen die ten minste twee verschillende klassen antiretrovirale geneesmiddelen vertegenwoordigen (zie hieronder). Er zijn meerdere geneesmiddelen uit verschillende klassen nodig omdat nieuwe mutaties, inclusief die welke resistentie verlenen tegen een enkel geneesmiddel of klassen, in duizelingwekkende snelheden ontstaan. Door hiv-replicatie in verschillende stadia van de virale levenscyclus te remmen, vermindert cART aanzienlijk de kans dat resistentie tegen geneesmiddelen zal ontstaan.

cART-regimes omvatten doorgaans twee nucleoside (of nucleotide) analoge reverse transcriptaseremmers (NRTI's) en ofwel een proteaseremmer of een niet-nucleoside reverse transcriptaseremmer (NNRTI). NRTI's en NNRTI's interfereren beide met de functie van reverse transcriptase, waardoor wordt voorkomen dat nieuwe virale deeltjes worden gevormd. Nucleoside-RTI's verschillen van hun niet-nucleoside-tegenhangers in de manier waarop ze zijn ontworpen om te interfereren met reverse-transcriptase van HIV. NRTI's interageren met de chemisch actieve bindingsplaats om enzymactiviteit te voorkomen. NNRTI's binden zich echter aan een allosterische regulatieplaats, waardoor de vorm en functie van het transcriptase-enzym verandert. Proteaseremmers, de derde component van de meeste cART-regimes, voorkomen de verwerking van gefabriceerde virale deeltjes door remming van HIV-protease. Andere klassen van antiretrovirale geneesmiddelen zijn onder meer de integrase-enzymremmers, virale entry-(fusie)remmers en hiv-rijpingsremmers. Een regime dat vaak wordt voorgeschreven aan nog geen vijf patiënten is efavirenz (een NNRTI) plus tenofovir en emtricitabine (NRTI's), samen geformuleerd als een enkele pil die eenmaal per dag wordt toegediend, bekend als atripla.

Een oordeelkundig gebruik van antiretrovirale therapie, door de virale replicatie te onderdrukken en de immuunfunctie gedeeltelijk te herstellen, kan opportunistische infecties voorkomen en de overleving met HIV aanzienlijk verlengen. Als gevolg hiervan zijn de meeste hiv-hersenaandoeningen in de ontwikkelde wereld tegenwoordig niet het gevolg van opportunistische infecties, maar van primaire hiv-ziekte van het zenuwstelsel (Langford et al. 2003b).


TOEKOMSTIGE RICHTING SIGNALERING

Signaaltransductie gemedieerd door HIV Env

HIV Env heeft het vermogen om signaaltransductiecascades via CD4 en coreceptoren te bemiddelen, hoewel het fysiologische belang van virale binnenkomst, replicatie en pathogenese controversieel blijft. Recente ontdekkingen hebben aangetoond dat signalering onder bepaalde omstandigheden wel degelijk een belangrijke rol speelt. In deze sectie bekijken we kort wat er bekend is over Env-signalering via zijn receptor en coreceptoren en belichten we enkele van de recente ontdekkingen in het veld.

Signaaltransductie via CD4

Tijdens ontmoetingen tussen CD4+ T-cellen en APC's, werkt het CD4-molecuul om de signalering via de TCR te versterken, aangezien het een verwant peptide aangrijpt dat is gebonden aan het belangrijkste histocompatibiliteitscomplex klasse II (pMHC). Rekrutering van het eiwittyrosinekinase Lck van de Src-familie naar de immunologische synaps door een interactie met de cytoplasmatische staart van CD4 resulteert in fosforylering van immunoreceptor-tyrosine-gebaseerde activeringsmotieven (ITAM's) die aanwezig zijn op de CD3γ, CD3δ, CD3's x003b5 en TCR-ζ subeenheden van het TCR-complex en interacties met effectormoleculen (Love en Hayes 2010 Padhan en Varma 2010). Dubbel gefosforyleerde ITAM's op de TCR-ζ-subeenheid werven de Syk-familie eiwittyrosinekinase ZAP-70, die op zijn beurt de scaffold-eiwitten LAT en SLP-76 fosforyleert die veel extra signaaleiwitten rekruteren, wat uiteindelijk resulteert in T-celactivering en proliferatie (besproken in Love en Hayes 2010).

Hoewel is aangetoond dat HIV signaleert via CD4 bij binding (Hivroz et al. 1993 Briant et al. 1998) en de activiteit van Lck verhoogt (Juszczak et al. 1991), blijft het onduidelijk of signalering essentieel is voor infectiviteit. Hoewel meerdere vroege onderzoeken met afgeknotte vormen van CD4 aangaven dat signalering via CD4 niet vereist was voor het binnendringen van HIV (Benkirane et al. 1994 Tremblay et al. 1994), werden de meeste van deze testen uitgevoerd op cellijnen en met gebruikmaking van celvrije virusinfectie. Verschillende recentere onderzoeken hebben een mogelijke rol aangetoond voor Env-CD4-signalering in de context van celverspreiding bij de infectieuze synaps, die zoals eerder opgemerkt een gespecialiseerde verbinding is tussen cellen die lijkt op de immunologische synaps tussen APC's en T-cellen. Een van de belangrijkste kenmerken van de immunologische synaps is dat T-cellen de migratie door de lymfeklier of het doelweefsel stoppen om aanhoudende interactie met de APC's mogelijk te maken. HIV gp120 was in staat om de migratie van primair geactiveerde CD4+ T-cellen te stoppen in aanwezigheid van ICAM-1 en spontaan de vorming van een virologische synaps te induceren (Vasiliver-Shamis et al. 2008). Signaaltransductie via CD4 en Lck bleek vervolgens verantwoordelijk te zijn voor de uitputting van corticale F-actine onder de virologische synaps met behulp van een planair membraanmodelsysteem, waardoor de virale kern van het plasmamembraan naar de kern kon worden overgebracht (Vasiliver-Shamis et al. 2009). Deze studies suggereren dat Env-signalering via CD4 een rol kan spelen bij het binnendringen van HIV onder fysiologische omstandigheden.

Signaaltransductie via CCR5 en CXCR4

CCR5 en CXCR4 zijn beide leden van de zeven-transmembraan-omspannende familie van heterotrimere GPCR's. Deze familie van eiwitten wordt gekenmerkt door een extracellulair aminoterminaal domein, zeven membraanoverspannende domeinen die drie extracellulaire en drie intracellulaire lussen vormen, en een cytoplasmatisch staartdomein. Het amino-uiteinde (plaats één) en drie ECL's (plaats twee) vormen samen de bindingsholte voor de verwante chemokinen, die zich aan hun receptor lijken te hechten en signalen uitzenden in een bindingsproces op twee plaatsen (besproken in Clark-Lewis et al. 1995). De intracellulaire lussen en cytoplasmatische staart binden aan de heterotrimere G-eiwitten die op hun beurt effectorfuncties mediëren.

Het vermogen van HIV om te signaleren via de chemokinereceptoren is gedocumenteerd sinds kort na hun identificatie als coreceptoren. Vroege studies testten de vereiste voor HIV om via coreceptor te signaleren tijdens binnenkomst in cellen door G . te remmenαi subeenheden via pertussistoxine (PTX) (Cocchi et al. 1996) of door chemokinemutanten te creëren die het vermogen om intracellulair Ca2+ te mobiliseren, een belangrijke tweede boodschapper in signaaltransductieroutes, afschaften (Alkhatib et al. 1997 Farzan et al. 1997 Gosling et al. 1997). Geen van deze interventies blokkeerde het vermogen van HIV om cellen binnen te dringen, wat leidde tot de conclusie dat signalering niet nodig was voor virale infectie en replicatie in doelcellen. Gedurende het volgende decennium onderzocht een groot aantal onderzoeken de behoefte aan coreceptorsignalering tijdens het binnenkomen van HIV, met soms tegenstrijdige resultaten (beoordeeld in Wu en Yoder 2009). Vaak zouden experimenten met cellijnen of geactiveerde primaire cellen aangeven dat signalering niet vereist was voor binnenkomst, terwijl experimenten met rustende primaire cellen een rol voor signalering zouden aangeven. Omdat de meeste T-cellen in lymfoïde weefsels zich in rusttoestand of niet-delende toestand bevinden, met name vóór infectie met HIV, is het onderzoeken van de rol van signalering onder deze omstandigheden bijzonder relevant.

Verschillende recente onderzoeken hebben aangetoond dat HIV afhankelijk is van chemokinereceptorsignalering voor een efficiënte infectie van doelcellen. Ten eerste onderzochten Yoder en collega's (2008) het vermogen van X4 HIV om rustende CD4+ T-cellen te infecteren en vonden dat HIV-gemedieerde, Gαi signalering via CXCR4 was vereist voor toegang. Deze route veroorzaakte de activering van een cellulair actine-depolymeriserend molecuul, cofiline, waardoor de corticale actine-dynamiek nabij het celoppervlak veranderde en virale fusie werd vergemakkelijkt. Bovendien suggereerde de studie een rol voor cofiline in de beweging van het virale pre-integratiecomplex (PIC) naar de kern. In tegenstelling tot het rustende celmodel dat in deze studie werd gebruikt, demonteren de meeste geactiveerde en cyclische CD4+ T-cellen corticale actine zonder de vereiste van cofiline. Hoewel deze studie beperkt was tot CXCR4-virale binnenkomst, kan activering van cofiline ook vereist zijn voor CCR5-virussen om rustende, niet-delende geheugencellen binnen te gaan, zoals de meeste CD4+ T-cellen die aanwezig zijn in de lamina propria van de darm.

Een tweede reeks experimenten van Harmon en collega's (2010) toonde aan dat hiv ook signalen geeft via de Gαq subeenheid, resulterend in fosfolipase C en Rac-activering. Rac en het tyrosinekinase Abl worden vervolgens gekoppeld aan het Wave2-complex via de adaptereiwitten Tiam-1 en IRSp53, waardoor Arp2 / 3-afhankelijke actine-nucleatie en polymerisatie wordt bevorderd. Het blokkeren van activering van het Wave2-complex met kleine interfererende RNA's (siRNA's) of Abl-kinaseremmers stopte de toegang van HIV in het hemifusiestadium. Samen suggereren deze experimenten een cruciale rol voor door envelop-coreceptor-signalering geïnduceerde hermodellering van actine tijdens het binnenkomen van HIV, met name in het geval van rustende CD4+-T-cellen.

De rol van Env-gemedieerde signalering via CD4 en coreceptor in het HIV-toegangsproces blijft onvolledig gedefinieerd, maar het lijkt steeds waarschijnlijker dat er essentiële rollen zijn voor signaaltransductie met fysiologisch relevante omstandigheden en celtypen. Een gemeenschappelijk thema in deze onderzoeken is de noodzaak van signalering bij de reorganisatie van cytoskeletactine, dat betrokken kan zijn bij verschillende belangrijke virale processen, waaronder surfen, passage door de corticale actinebarrière nabij het plasmamembraan en beweging van de virale PIC in de kern.


Nieuwe methode zorgt ervoor dat cellulaire hiv-reservoirs zichzelf vernietigen

Het humaan immunodeficiëntievirus (hiv) is niet langer een doodvonnis, maar een remedie blijft ongrijpbaar. Terwijl de huidige therapieën met succes actieve infecties kunnen beheersen, kan het virus overleven in weefselreservoirs - inclusief macrofaagcellen, die een belangrijke rol spelen in het immuunsysteem.

David Russell, de William Kaplan-hoogleraar infectiebiologie aan het College of Veterinary Medicine, en zijn onderzoeksteam in de afdeling Microbiologie en Immunologie hebben een nieuwe aanvalshoek vastgesteld die deze virale reservoircellen zou kunnen uitroeien - terwijl gezonde cellen onaangeroerd blijven.

In hun studie, gepubliceerd op 27 maart in Proceedings van de National Academy of Sciences, beschrijft het team van Russell, geleid door eerste auteur en postdoctoraal collega Saikat Boliar, hoe een genetische regulator genaamd SAF HIV-geïnfecteerde macrofagen helpt celdood te voorkomen. Na het blokkeren van SAF in HIV-geïnfecteerde cellen, ontdekten de onderzoekers dat deze reservoircellen zichzelf vervolgens vernietigden.

"We waren allemaal verrast door de specificiteit van de celdood," zei Russell. "Alleen geïnfecteerde cellen sterven, terwijl omstanders, blootgesteld aan dezelfde behandeling met dezelfde dosis, helemaal geen dood vertoonden."

Terwijl macrofagen - immuuncellen die vreemde entiteiten in het lichaam consumeren - nuttig zijn bij het afweren van bepaalde microben, vormen ze het perfecte schuttersputje voor HIV. Sommige onderzoekers geloven dat deze geïnfecteerde macrofagen de reservoirs zijn voor aanhoudende HIV-infectie.

"De huidige hiv-medicijnen werken heel goed bij actieve infecties, maar het zijn de weefselreservoirs die het probleem vormen", legt Russell uit. "Deze sites van persistent virus zijn resistent tegen alle huidige therapieën."

Russell, Boliar en hun collega's wilden onderzoeken welke cellulaire mechanismen een rol speelden die hielpen om geïnfecteerde macrofagen in leven te houden, en de onderzoekers richtten hun aandacht op lange niet-coderende RNA's (lncRNA's) - genetische coderende elementen die genen omhoog of omlaag draaien, maar niet direct vertalen in eiwitten zelf.

"We waren geïnteresseerd in lang niet-coderende RNA's omdat ze bekende 'hoofdregulatoren' zijn van celroutes en er niet echt systematisch naar is gekeken bij HIV-infectie," zei Russell.

Het team screende een panel van 90 goed gekarakteriseerde lncRNA's in drie verschillende populaties van menselijke macrofagen: gezonde cellen, met HIV geïnfecteerde cellen en "omstanders" cellen - cellen die waren blootgesteld aan HIV maar niet geïnfecteerd waren.

De onderzoekers ontdekten dat SAF vaker voorkwam in de met HIV geïnfecteerde macrofagen. Eerdere studies vonden dat SAF zelfvernietiging in cellen verhinderde. Russell en zijn team vermoedden dat SAF hiv-geïnfecteerde macrofagen beschermde tegen doodgaan.

Om deze theorie te bewijzen, blokkeerde het team de actie van SAF met behulp van een ander niet-coderend RNA, klein interfererend RNA (siRNA genaamd), dat gerichte RNA's zoals SAF effectief afbreekt. De onderzoekers brachten SAF tot zwijgen in de gezonde, geïnfecteerde en omstander-macrofaagpopulaties, de HIV-geïnfecteerde cellen vernietigden zichzelf plotseling, terwijl de gezonde en omstanderscellen ongedeerd bleven.

"Dit liet ons zien dat wanneer cellen worden geïnfecteerd met HIV, het virus de expressie van de lange niet-coderende RNA's in die cel verandert," zei Russell. Dit zou verklaren waarom omstanderscellen die worden blootgesteld aan de hiv-virions, maar er niet daadwerkelijk door worden geïnfecteerd, niet dezelfde respons hebben.

Deze ontdekking maakt gebruik van een nieuwe invalshoek bij het genezen van HIV: het selectief vernietigen van persistent geïnfecteerde cellen. Het Russell-team wil het graag gebruiken voor mogelijke therapieën.

"We zijn van plan om geneesmiddelen te screenen op verbindingen die HIV-geïnfecteerde cellen tot geprogrammeerde celdood drijven," zei Russell. Het team zal beginnen met het zoeken naar SAF-remmers, maar zal ook op zoek gaan naar andere moleculen die reservoircellen effectief uitroeien via andere mechanismen.

Co-auteurs zijn onder meer promovendus David Gludish, van het Russell-lab, en onderzoekers van het Malawi-Liverpool-Wellcome Trust Clinical Research Program.


De structuur van het humaan immunodeficiëntievirus (hiv)

HIV (zie HIV A, HIV B en HIV C) heeft tijdens replicatie een envelop die is afgeleid van gastheercelmembranen. Bij de envelop horen twee door HIV gecodeerde glycoproteïnen, gp120 en gp41. Onder de envelop bevindt zich een eiwitmatrix die is samengesteld uit p17. In het virus zit een capside of kern gemaakt van het eiwit p24. Het nucleocapside bevat ook p6, p7, reverse transcriptase (p66/p51), integrase (p32), protease (p10) en 2 moleculen enkelstrengs RNA, het virale genoom (zie figuur (PageIndex<3>) ).

Figuur (PageIndex<3>): transcriptie en vertaling van het genoom van HIV. De gag- en pol-genen worden als een eenheid getranscribeerd en vertaald in twee polyproteïnen Gag-Pol (p160) en Gag (p55). HIV-proteasen splitsen vervolgens het Gag-polyproteïne (p55) in HIV-matrixeiwitten (MA p17), capside-eiwitten (CA p24) en nucleocapside-eiwitten (NC, p7). Het Gag-Pol-polyproteïne (p160) zal worden gesplitst door HIV-proteasen om HIV-matrixeiwitten (MA p17), capside-eiwitten (CA p24), proteïnasemoleculen (protease of PR p10), reverse transcriptase-moleculen (RT p66/p51), en integrasemoleculen (IN p32). Evenzo wordt het env-gen getranscribeerd en vertaald in ENV-polyproteïne (gp160) dat door proteasen wordt gesplitst in SU (oppervlakteglycoproteïne gp120) en TM (transmembraanglycoproteïne gp41). HIV-genen: Gag (groepsantigeencodes voor matrixantigeen p17, capside-antigeen p24 en nucleocapside-antigeen) Pol (polymerasecodes voor reverse transcriptase, protease en integrase) Env (envelopcodes voor oppervlakteglycoproteïne gp120 en transmembraanglycoproteïne gp41) Tat (transactiverend eiwit reguleert transcriptie van geïntegreerd DNA van HIV) Rev (regulator van virale expressiepassage van RNA-transcripten uit de kern) Nef (negatieve factor nodig voor volledige pathogeniteit van HIV) Vif (viraal infectiviteitsgen kan een rol spelen bij virale assemblage) Vpu ( blokkeert het transport van CD4 naar het oppervlak van de gastheercel om te helpen bij de virale afgifte) vpr (helpt het transport van dsDNA-tussenproduct naar de gastheer en stopt geïnfecteerde cellen in de G2-fase van de celcyclus).

Zie de AIDS Pathology Tutorial van de University of Utah om verdere elektronenmicrofoto's van HIV te bekijken.


Antwoorden onderzoeksjournaal

2015 Jaargang 8

Baanbrekend creatieonderzoek. Vrij. Answers Research Journal (ARJ) is een professioneel, peer-reviewed technisch tijdschrift voor de publicatie van interdisciplinair wetenschappelijk en ander relevant onderzoek vanuit het perspectief van de recente schepping en de wereldwijde zondvloed binnen een bijbels kader.

  • Wetenschap
  • Wat is wetenschap?
  • Astronomie
  • Biologie
  • Scheikunde
  • Milieuwetenschappen
  • fossielen
  • Genetica
  • Geologie
  • Menselijk lichaam
  • Wiskunde
  • Natuurkunde

Dien een paper in

Papier van hoge kwaliteit voor Antwoorden onderzoeksjournaal, gesponsord door Answers in Genesis, worden uitgenodigd voor inzending.

  1. Lees de Handleiding voor Instructies voor Auteurs (PDF).
  2. E-mail papieren, diagrammen, tabellen, enz. naar het e-mailadres dat in de handleiding staat vermeld.

Answers in Genesis is een apologetische bediening, gewijd aan het helpen van christenen om hun geloof te verdedigen en het goede nieuws van Jezus Christus te verkondigen.


De HIV-levenscyclus

Om virussen te laten reproduceren, moeten ze cellen in het lichaam infecteren. Virussen zijn technisch gezien niet levend: ze zijn als een brein zonder lichaam. Dus om meer kopieën van zichzelf te maken, moet een virus onze cellen kapen en ze gebruiken om nieuwe virussen te maken. Maar hoe komt dat?

Je lichaam maakt voortdurend nieuwe huid en bloedcellen aan, en elke cel maakt vaak nieuwe eiwitten aan om in leven te blijven en zich voort te planten. Virussen verbergen hun eigen DNA in het DNA van de cel. Dus als de cel zijn eigen eiwitten probeert te maken, maakt hij per ongeluk ook nieuwe virussen aan.

HIV kan vele soorten cellen in het lichaam infecteren, maar het infecteert meestal cellen in het immuunsysteem. Eenmaal geïnfecteerd, kan een cel honderden nieuwe kopieën van HIV produceren.

Verschillende soorten immuuncellen hebben eiwitten op hun oppervlak, CD4-receptoren genaamd. HIV zoekt deze omdat het CD4-eiwit het virus helpt zich aan de cel te binden. Het belangrijkste doelwit voor HIV is een witte bloedcel die een T4-lymfocyt wordt genoemd, of 'helpercel'. De T4-cel is verantwoordelijk voor het waarschuwen van uw immuunsysteem dat er indringers aanwezig zijn.

Zodra HIV zich bindt aan een immuuncel, verbergt het zijn DNA in het DNA van de cel: dit verandert de cel in een soort HIV-fabriek, zodat het veel meer kopieën van zichzelf kan maken. Laten we de levenscyclus stap voor stap bekijken.

Stap 1: Binden

De buitenkant van HIV heeft een buitenste schil (envelop) van eiwitten, vetten en suikers. Binnenin draagt ​​het zijn genen en speciale enzymen.

Eiwitten aan de buitenkant van HIV (ook wel receptoren) worden sterk aangetrokken door en verbinden zich met de CD4+-receptoren op een T4-cel. Wanneer HIV zich bindt aan een CD4+-receptor, worden andere eiwitten op het celoppervlak geactiveerd, waardoor HIV kan fuseren en de cel kan binnendringen.

Toegang tot de cel kan worden geblokkeerd door een klasse van hiv-medicijnen die ingangsremmers worden genoemd.

Stap 2: Omgekeerde transcriptie

HIV-genen zijn RNA, terwijl de genen in menselijke cellen DNA zijn. Dus om ervoor te zorgen dat het virus de cel infecteert, maakt een proces dat 'reverse transcriptie' wordt genoemd, een DNA-kopie van het RNA van HIV. This is done with one of HIV&rsquos enzymes called reverse transcriptase. The new HIV DNA is also called &ldquoproviral DNA.&rdquo

Reverse transcription can be blocked by one class of HIV meds called nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs) and another class called non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs).

Step 3: Integration

The new HIV DNA is then carried into the cell&rsquos nucleus (center), where the cell&rsquos DNA is kept. At this point, another HIV enzyme called integrase hides the HIV DNA into the cell&rsquos DNA. Then, when the cell tries to make new proteins for itself, it accidentally makes new HIV.

Integration can be blocked by a class of HIV meds called integrase inhibitors.

Step 4: Transcription

Once the HIV DNA is inside the cell&rsquos nucleus, it directs the cell to produce new HIV. Special enzymes will eventually create new genetic material called messenger RNA or mRNA. (Think of this new RNA as instructions for making new HIV.)

Transcription can be blocked by antisense antivirals or transcription inhibitors. However, these classes of drugs are in the earliest stage of research and are not FDA approved.

Step 5: Translation

Since mRNA carries instructions for making new viral proteins, each section of the mRNA relates to making a different part of HIV. So, as the full strand of mRNA is processed, it gets transformed or &ldquotranslated&rdquo into all the viral proteins needed to make a new virus.

Step 6: Viral Assembly and Maturation

The final step begins with the assembly of new virus. First, the long strings of proteins translated from the mRNA are then cut up into smaller proteins by the HIV enzyme called protease. These proteins become different parts of HIV, such as structural pieces (capsid, matrix, etc.) or enzymes (integrase, protease, etc.).

Next, once all the new viral proteins get assembled, they enter through and bud off the host cell to create a new virus. The new HIV then takes some time to mature, which can go on to infect new cells.

Viral assembly can be blocked by a class of HIV meds called protease inhibitors (PIs). Maturation may be blocked using maturation inhibitors, although none are yet FDA approved.

Glossary of Cell Terms

DNA: DNA is like the &ldquoblueprint&rdquo for building living cells.

Enzymen: Enzymes are like the workers of a cell. They build new proteins, transport materials around the cell, and carry out other important cellular functions.

RNA: RNA is like the construction boss. Cells use RNA to tell enzymes how to build a specific part of a cell. To make a new protein, enzymes will copy a specific part of the DNA into a piece of RNA. This RNA is then used by other enzymes to build a new protein or enzyme.

Eiwitten: The building blocks that are used to make living things.

Kern: A small package inside the cell where the genetic material is kept.


Bekijk de video: Pengenalan penyakit HIVAIDS (December 2021).