Имя ему СПИД: Четвертый всадник Апокалипсиса - [21]

Как уже говорилось, все ретровирусы имеют одну особенность — их генетический аппарат (геном) состоит из молекулы РНК, что отличает их от высших организмов и бактерий, у которых гены закодированы в молекулах ДНК. Поэтому, прежде чем размножиться и оказать влияние на клетки, ретровирусу требуется перевести информацию, записанную в молекуле РНК, в форму ДНК. Ретровирусы сами по себе это сделать не могут, для своего развития они используют элементы клетки, в которую проникают. По этой причине их иногда называют «молекулярными пиратами».

Как же выглядит этот страшный смертоносный пират по имени ВИЧ? В общих чертах строение ВИЧ подобно другим представителям подсемейства лентивирусов. Строение вируса оказалось не слишком сложным, но с помощью нескольких «хитроумных» механизмов, о которых мы поговорим позднее, вирус беспрепятственно проникает в организм человека и успешно там распространяется. Первоначальные данные были получены с помощью электронного микроскопа. В микроскопе вирусная частица (вирион) ВИЧ выглядит как некая шарообразная микрочастица диаметром около 100 нм, что составляет 1/10000 миллиметра (т. е. в тысячи раз меньше обыкновенной клетки), которая имеет форму икосаэдра (двадцатигранника). Для сравнения на линии длиной 1 см могут разместиться до 100 тыс. вирусных частиц, а на площади с копеечную монету — несколько десятков миллионов возбудителей.

ВИЧ представляет собой простой «футляр» (капсид), в котором хранятся две молекулы РНК (вирусный генетический аппарат) (рис. 6). Вся поверхность «футляра» покрыта шиповидными выростами, общее число которых равно 72. Поэтому обычно ВИЧ изображают похожим на противолодочную мину времен Второй мировой войны, на поверхности которой расположены белковые «грибы», служащие вирусу отмычкой для проникновения в клетку крови человека. Иногда вирус сравнивают еще с подушкой, утыканной иголками.

Наружная оболочка ВИЧ состоит из двойного слоя липидов, который происходит из мембраны клетки хозяина. «Шляпка» гриба, встроенного в мембрану, состоит из четырех молекул белка по имени gp120 (gp — сокращенно от англ. слова гликопротеин, а цифра — его молекулярный вес в тысячах дальтон). «Ножка» гриба формируется из четырех молекул другого гликопротеина — gp41, которые встроены в мембрану. Так как мембрана имеет клеточное происхождение, то на ее поверхности и внутри нее сохраняется множество клеточных белков. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса (кор), которая имеет форму усеченного конуса и образована двумя тысячами молекул белка р24. Внутренная поверхность мембраны выстлана так называемым матриксным белком р17. Кроме того, в коре присутствуют три фермента, которые необходимы для осуществления важнейших стадий в жизненном цикле вируса после заражения им клетки: обратная транскриптаза, интеграза и протеаза.

^{Рис. 6. Общий план строения вируса иммунодефицита человека (BB4) напоминает устройство других ретровирусов. Необходимые пояснения даны в тексте}

У ВИЧ, как и у других ретровирусов, вся генетическая информация закодирована в молекуле РНК. Внутри сердцевины вируса располагаются две однонитевые молекулы вирусной РНК, связанные с двумя низкомолекулярными белками (р6 и р7). Генетический аппарат ВИЧ-1 — его РНК — имеет длину чуть меньше 10 тыс. нуклеотидов и содержит всего девять генов (рис. 7а). Для сравнения: у человека в геноме присутствует свыше 35 тыс. генов! Строение генетического аппарата BB4-2 слегка отличается от BB4-1 (рис. 7б) и больше напоминает устройство генома BИO (рис. 7в). Примечательная особенность генов всех этих вирусов состоит в том, что они перекрываются друг с другом, т. е. одни и те же вирусные нуклеотидные последовательности РНК могут участвовать в кодировании разных белков. Достигается это за счет использования разных точек начала считывания информации с нуклеотидной последовательности ДНК и благодаря разнообразной комбинаторике отдельных фрагментов из разных участков генома. Ряд генов «разорван», т. е. белок кодируется не одной непрерывной последовательностью нуклеотидов, а двумя участками вирусной РНК, порой далеко отстоящими друг от друга. Таким образом, небольшой по размерам геном вирусов за счет использования всевозможных «хитростей» кодирует довольно большое число разнообразных белков. Для сравнения: средний размер гена, кодирующего белок у человека, составляет около 27 тыс. пар нуклеотидов (п.н.), т. е. почти в три раза превышает размер всего генома ВИЧ.

^{Рис. 7. Прямоугольниками на рисунке обозначены отдельные вирусные гены или их фрагменты, тонкими линиями указаны, из каких фрагментов устроены «разорванные» гены. Внутри прямоугольников дано название генов. Шкала — в парах нуклеотидов (п.н.). LTR — одинаковые концевые участки вирусного генома}

Теперь дадим краткую характеристику отдельных генов ВИЧ и кодируемых ими белков (табл. 1). У вируса, так же как и у всех других известных ретровирусов, имеются гены, называемые gag, env и pol, которые, однако, отличаются по размерам у ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Первые два из них кодируют структурные белки оболочки вируса. Сначала образуются белки-предшественники, которые затем разрезаются на меньшие по размеру белки. Так, например, ген gag у ВИЧ-1 кодирует первоначально большой белок-предшественник р53. Затем этот белок расщепляется в клетке на три меньших по размерам белка (р15, р17 и р24). Некоторые гены кодируют один белок, другие несколько. Так, единичный ген по имени pol обеспечивает вирус такими тремя специфическими белками-ферментами, как ревертаза, интеграза и протеаза.