O estudo novo descobre os genes humanos que controlam a infecção pelo HIV

Os vírus são parasita. A única maneira que podem crescer é sequestrando seus anfitriões. Quando contaminam um anfitrião humano, os vírus usam proteínas humanas para multiplicar e alterar as pilhas humanas para sustentar a infecção. Ao mesmo tempo, o anfitrião humano activa mecanismos de defesa para lutar a infecção.

A maioria de corrente droga-se contra infecções virais visa o vírus próprio. Mas os cientistas estão interessados nas terapias tornando-se que apontam para proteínas do anfitrião pelo contrário, ou nos genes que os produzem, na parte porque tais terapias são acreditadas menos provavelmente para induzir a resistência de droga. Uma compreensão detalhada de interacções do vírus-anfitrião é crucial ao sucesso desta estratégia.

Uma equipe de Gladstone institui os cientistas conduzidos pelo investigador superior Nevan Krogan, PhD, tem catalogado as proteínas do anfitrião que ligam fisicamente às proteínas do vírus. Estas interacções físicas identificam as proteínas humanas que o vírus pode usar para contaminar pilhas e as propagar. Contudo, não revelam como as proteínas do anfitrião trabalham junto para facilitar a infecção.

Para endereçar esta diferença, o cientista David Gordon de Krogan e de pessoal, PhD, com os colegas em Uc San Francisco (UCSF), University College Dublin, e a Faculdade de Medicina do monte Sinai, desenvolveu uma maneira nova de compreender como as pilhas de anfitrião controlam a infecção pelo HIV em pilhas humanas.

Sua aproximação envolve interromper genes do anfitrião um pouco do que proteínas. É baseada na ideia, aberta caminho por Krogan, que você obtem uma informação mais rica sobre as funções dos genes--e as proteínas que codificam--quando você desabilitar os genes em pares, em vez de um por um. Em um papel publicado na pilha molecular, a equipe descreve um mapa dos genes que controlam a infecção pelo HIV nas pilhas humanas, que construíram avaliando mais de 63.000 combinações de genes humanos associados com a infecção pelo HIV.

O VIH é um interesse principal da saúde pública, com 36,7 milhões de pessoas calculado que vivem com a infecção crônica, e sobre 20,9 milhões de pessoas que recebem o tratamento contínuo. Estudar o impacto de rompimentos do gene em pares um pouco do que rende um por um a informação importante em como os genes trabalham junto para negociar a infecção do vírus, destacando processos que nós podemos visar com drogas para inibir a infecção.”

Nevan Krogan, Ph.D., investigador superior, professor da farmacologia celular e molecular em UCSF, e director do instituto quantitativo das ciências biológicas de UCSF

O mapa, a que a equipe refere como um mapa viral da epistase (VE-MAPA), é um avanço essencial para a pesquisa do VIH em diversas outras maneiras. Por um lado, descobre um grupo previamente insuspeito de genes exigidos para o crescimento do vírus em pilhas humanas. Para outros, o VE-MAPA pode ser usado para analisar como os mutantes diferentes do VIH afectam pilhas de anfitrião ou para testar as drogas que interrompem interacções do VIH-anfitrião.

Força nos números

O ve-MAPA é uma adaptação do E-MAP, que Krogan e seus colegas abriram caminho e refinaram sobre os 15 anos passados para identificar os genes que controlam como as pilhas crescem. No núcleo desta aproximação é a capacidade do laboratório de Krogan para interromper um grande número genes, para testá-los em pares, e para analisar os resultados através dos métodos computacionais sofisticados.

“O princípio atrás dos E-Mapas é que quando você interrompe dois genes imediatamente e examina o impacto em uma pilha, você vê às vezes os efeitos que são significativamente maiores ou menores do que você preveria do efeito de interromper um ou outro gene apenas,” disse Krogan.

Estes efeitos inesperados sugerem que as funções dos dois genes sejam relacionadas. Além disso, realizando estes por pares rompimentos através das centenas de genes, os cientistas podem encontrar grupos de genes com testes padrões similares das interacções, um sinal que são prováveis participar no mesmo processo molecular.

“E assim, em vez de encontrar genes importantes um de cada vez, você pode de uma vez identificar múltiplo, redes distintas dos genes que afetam o processo que você está estudando,” disse Gordon.

A aproximação de E-MAP foi usada na maior parte para estudar o crescimento da pilha. Gordon, em colaboração com um estudante do University College Dublin, Ariane Watson, teve que alterá-la para estudar a infecção do vírus. A parte a mais complicada era executar um por aquisição de dados e um sistema de pontuação sofisticados, que permitissem que medissem a infecção pelo HIV exactamente através das centenas de milhares de amostras, e compara o efeito de por pares e rompimentos do único-gene.

Seria um esforço opressivamente para testar todas as combinações de sobre 20.000 genes da proteína-codificação no genoma humano. Em lugar de, os cientistas focalizaram nos genes já suspeitados para influenciar a biologia do VIH. Em particular, usaram os genes que codificam um grande número proteínas humanas que o laboratório de Krogan tinha encontrado previamente para ligar às proteínas do VIH. Em tudo, incluíram sobre 350 genes em sua análise e testaram sobre 63.000 por pares rompimentos.

Jogadores novos na relação do VIH-anfitrião

Embora o VIH seja um dos vírus humanos melhor-estudados e seja agora bem-controlado pela terapia do antiretroviral, não há nenhuma cura para HIV/AIDS. Além disso, a terapia do antiretroviral é cara, que pode o fazer pouco prático em países recurso-deficientes. A busca para meios novos de parar ou de erradicar o vírus é, conseqüentemente, ainda uma prioridade.

Entre os genes que estiveram para fora no VE-MAPA eram diversos membros da família de CNOT, cujo o papel na biologia do VIH nunca antes tinha sido estabelecido. Os autores demonstraram que o complexo de CNOT promove a infecção pelo HIV suprimindo a imunidade inata em pilhas de T de CD4+, o tipo de pilhas imunes alvos desse VIH preferencial nos seres humanos. A imunidade inata é um mecanismo de defesa por que as pilhas de anfitrião podem lutar a infecção.

“O impacto de CNOT na imunidade inata é uma chave, contudo previamente não reconhecido, caminho do anfitrião crítico à infecção pelo HIV. Servirá como um alvo terapêutico novo potencial nos estudos futuros,” disse Krogan.

Por exemplo, os cientistas podem agora estudar se visar o complexo de CNOT com drogas poderia ser uma maneira de ajudar pacientes de VIH a lutar mais eficazmente a infecção.

Além disso, o VE-MAPA descobriu os genes que tiveram pouco impacto quando interrompidos individualmente, mas um grande efeito quando testados junto.

“Estes genes seriam negligenciados no clássico, experiências do rompimento do único-gene,” disse Gordon. “Confirmam o potencial do VE-MAPA descobrir os mecanismos novos por que o VIH interage com as pilhas humanas.”

Combinar as drogas que visam dois destes genes ao mesmo tempo pôde assim ser uma estratégia terapêutica prometedora, especialmente para um vírus tal como HIV/AIDS, que evoluiu maneiras múltiplas de bater os recursos dos seus anfitriões.

O ve-MAPA podia igualmente pegarar os genes que interagem especificamente com um mutante conhecido do VIH. Esta observação prognostica bem para a capacidade do VE-MAPA para identificar os factores distintos do anfitrião que afetam os vários formulários do VIH, ou os mutantes do vírus que elevaram em resposta às drogas actualmente disponíveis.

O teste adicional com uma droga conhecida para interferir com as proteínas humanas VIH-associadas dá aos autores a confiança que sua aproximação do VE-MAPA poderia, no futuro, ser usada para seleccionar para as drogas anti-VIH novas e para compreender seu modo de acção.

“Este VE-MAPA fornece uma vista inaudita de como o VIH sequestra e rewires a maquinaria celular em pilhas humanas durante a infecção,” disse Krogan. “Gerará muitas ideias e avenidas novas identificar e testar terapias novas.”

E os benefícios não podem ser limitados à pesquisa do VIH.

“Nosso trabalho é o prova--princípio que a aproximação do VE-MAPA é uma maneira poderosa de traçar para fora a relação entre o VIH e pilhas humanas, e para descobrir avenidas terapêuticas novas,” disse Gordon. “Nós olhamos agora para a frente de teste a em outros micróbios patogénicos.”