Aktuální číslo:

2018/2

Téma měsíce:

Bionika

Virus HIV a jeho vstup do buňky

 |  19. 1. 2004
 |  Vesmír 83, 41, 2004/1

O viru HIV bychom měli vědět úplně všechno – alespoň pokud vezmeme v úvahu množství prostředků a lidské práce investované do jeho zkoumání. Není to ale pravda – přestože jde o poměrně jednoduchý virus, neustále o něm získáváme překvapivé informace. Definitivně zodpovězena není ani otázka na první pohled tak jednoduchá, jako je vstup viru HIV do buňky. V učebnicích se píše, že HIV jako obalený virus (mající kromě proteinové kapsidy i vnější membránový obal) vstupuje do buňky tak, že jeho vlastní membrána splyne s plazmatickou membránou cílové buňky. Kapsida se vyklopí do cytoplazmy, a tím začne životní cyklus viru, zahrnující přepis jeho RNA do DNA, integraci DNA do hostitelského chromozomu, produkci virových proteinů, virové RNA, a nakonec nových virových částic, které vypučí ven z buňky.

Poměrně nedávno se zjistilo, že daleko více virových částic se do buňky dostává endocytózou – dějem, při kterém buňka obklopí pohlcovaný objekt membránou a vytvoří endozom. Ten dále splývá s kyselými membránovými měchýřky, obsahujícími degradační enzymy. Vznikne lyzozom, který je jakýmsi buněčným žaludkem a střevem zároveň. V něm jsou pozřené molekuly rozštěpeny a vstřebány do cytoplazmy. Účinné destrukci podléhá v endozomech a lyzozomech za normálních podmínek i virus HIV – a jedinou infekční cestou, jíž se může dostat do buňky, je zřejmě skutečně fúze s plazmatickou membránou. Je možné, že aktivní endocytóza a degradace viru HIV navázaného na buňku je „imunitním“ procesem, jímž buňka ze svého povrchu „uklízí“ podezřelé částice (potenciální viry).

Co se stane, jestliže buňky ošetříme látkami, které v endozomech i lyzozomech zvýší pH1), a tím zablokujeme jejich „zažívací“ funkce? To není akademická otázka! Taková situace nastává po aplikaci některých léčiv (a také je součástí životního cyklu některých parazitů). Jestliže v experimentu infikujeme virem HIV buňky ošetřené látkami bránícími okyselení endozomů a lyzozomů, dospějeme k šokujícím výsledkům. Nejúčinnější z těchto látek (bafilomycin A1, viz obrázek) zvyšuje infekčnost viru HIV až padesátkrát. Výrazné zvýšení infekčnosti zmíněného viru však vykazuje dalších pět látek neutralizujících pH. Jsou mezi nimi i chemikálie, které se běžně používají v lidské medicíně – např. amantidin (podávaný při chřipce typu A) nebo chloroquin (používaný v subsaharské Africe k léčbě malárie). Zvláště v případě chloroquinu by mohlo jít o epidemiologický problém, neboť koncentrace použité v experimentech in vitro se blíží (popř. rovnají) koncentracím léčiva v těle malarických pacientů.

Raději nedomýšlejme, zda není v některých afrických regionech kauzální vztah mezi léčbou malárie a šířením HIV. Nepochybně jsou však tyto výsledky varováním do budoucna, kdy se mohou objevit mnohem účinnější léčiva využívající změnu pH v endozomálním systému buněk. Tento problém řeším i já, protože pracuji na látkách potlačujících exocytózu regulovanou vápníkem, které by mohly být použitelné pro léčbu alergií a upravování antigenní prezentace, kdyby neměnily pH v endozomech (v důsledku toho zvyšují infekčnost viru HIV pětkrát až desetkrát).

Dobrou zprávou vyplývající z těchto experimentů je, že vliv zvýšení endozomálního pH není omezen jen na virus HIV, ale výrazně zvyšuje infekčnost minimálně jednoho dalšího retroviru – myšího leukemického viru, který se využívá např. jako retrovirový vektor pro genovou terapii a obecně k vnášení genů do buněk. Látky bránící okyselování endozomů a lyzozomů tak mohou být v rukou molekulárního genetika a genového terapeuta vhodným nástrojem, výrazně zvyšujícím efektivnost jejich práce.

Literatura

Fredericksen B. L., Wei B. L., Yao J., Luo T., Garcia J. V.: Inhibition of endosomal/lysosomal degradation increases the infectivity of human immunodeficiency virus. J. Virol. 2002 Nov, 76, 22, 11440

Poznámky

1) Pozn. red.: Kyselost prostředí ovlivňuje průběh mnoha chemických a biochemických dějů. Kyselost roztoku je výsledkem konkurence rozpouštědla a rozpuštěné látky o proton. pH vyjadřuje kvantitativní (logaritmickou) míru kyselosti. Roztok s pH menším než 7 považujeme za kyselý, roztok s pH větším než 7 za zásaditý.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Nemoci člověka

O autorovi

Jan Černý

Prof. Jan Černý, Dr., (*1970) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze. Na této fakultě přednáší buněčnou biologii, imunologii a histologii. Zabývá se zejména dynamikou endozomálního systému s důrazem na antigenní prezentaci, membránovými mikrodoménami a vlivem nízkomolekulárních inhibitorů a sekundárních metabolitů na buněčnou fyziologii. Podílí se na organizaci Mezinárodní biologické olympiády a soutěže EUSO.
Černý Jan

Doporučujeme

Návrat Široka

Návrat Široka

Pavel Pipek  |  9. 2. 2018
Zpráva, která na mě právě vyskočila na Twitteru, by asi většinu Evropanů nechala chladnou, ale mé srdce buší tak, že mám chuť okamžitě vyskočit z...
Rytíř našich vod

Rytíř našich vod

Marek Janáč  |  5. 2. 2018
Na stěně ve své kanceláři má vystavené krunýře velkých raků. Za jeho pracovní židlí v akváriu rak. V knihovně knihy o racích a v laboratoři ve...
O kvantových počítačích a šifře RSA

O kvantových počítačích a šifře RSA uzamčeno

Jiří Poš  |  5. 2. 2018
značným příslibem pro výpočetní systémy budoucnosti je rozvíjející se obor kvantových počítačů. Představují naději, že eliminují některá vážná...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné