El nuevo estudio destapa los genes humanos que controlan la infección VIH

Los virus son parásitos. La única manera que pueden crecer está secuestrando sus ordenadores principal. Cuando infectan a un ordenador principal humano, los virus utilizan las proteínas humanas para multiplicar y para modificar las células humanas para sostener la infección. Al mismo tiempo, el ordenador principal humano activa mecanismos de defensa para luchar la infección.

La mayoría de la corriente droga contra infecciones virales apunta el virus sí mismo. Pero los científicos están interesados en las terapias que se convierten que apuntan para las proteínas del ordenador principal en lugar de otro, o los genes que los producen, en parte porque tales terapias se creen menos probablemente para sacar resistencia a los medicamentos. Una comprensión detallada de las acciones recíprocas del virus-ordenador principal es crucial al éxito de esta estrategia.

Las personas de Gladstone instituyen a los científicos llevados por el investigador mayor Nevan Krogan, doctorado, han estado catalogando las proteínas del ordenador principal que atan físicamente a las proteínas del virus. Estas acciones recíprocas físicas determinan las proteínas humanas que el virus puede utilizar para infectar las células y para propagar. Sin embargo, no revelan cómo las proteínas del ordenador principal trabajan juntas para facilitar la infección.

Para dirigir este entrehierro, el científico David Gordon, doctorado de Krogan y del estado mayor, con los colegas en Uc San Francisco (UCSF), Universidad Dublín, y la Facultad de Medicina del monte Sinaí, ha desarrollado una nueva manera de entender cómo las células huesped controlan la infección VIH en células humanas.

Su aproximación exige el romper de genes del ordenador principal bastante que las proteínas. Se basa en la idea, promovida por Krogan, que usted obtiene una información más rica sobre las funciones de genes--y las proteínas que codifican--cuando usted incapacita los genes en pares, en vez de uno por uno. En un papel publicado en célula molecular, las personas describen un mapa de los genes que controlan la infección VIH en las células humanas, que construyeron fijando más de 63.000 combinaciones de los genes humanos asociados a la infección VIH.

El VIH es una preocupación importante de la salud pública, con 36,7 millones de personas de estimado viviendo con la infección crónica, y por 20,9 millones de personas de que reciben el tratamiento contínuo. Estudiar el impacto de las desorganizaciones del gen en pares bastante que uno por uno rinde la información importante sobre cómo los genes trabajan juntos para mediar la infección del virus, destacando procesos que podemos apuntar con las drogas para inhibir la infección.”

Nevan Krogan, Ph.D., investigador mayor, profesor de la farmacología celular y molecular en UCSF, y el director del instituto cuantitativo de las ciencia biológicas de UCSF

El mapa, a que las personas refieren como mapa viral del epistasis (VE-MAPA), es un avance esencial para la investigación del VIH de varias otras maneras. Para una cosa, destapa un equipo previamente insospechado de genes requeridos para el incremento del virus en células humanas. Para otros, el VE-MAPA se puede utilizar para analizar cómo diversos mutantes del VIH afectan a las células huesped o probar las drogas que rompen acciones recíprocas del VIH-ordenador principal.

Fuerza en números

El ve-MAPA es una adaptación del E-MAP, que Krogan y sus colegas promovieron y refinaron durante los últimos 15 años para determinar los genes que controlan cómo las células crecen. En la base de esta aproximación es la capacidad del laboratorio de Krogan de romper un gran número de genes, de probarlos en pares, y de analizar los resultados vía métodos de cómputo sofisticados.

“El principio detrás de E-Mapas es que cuando usted rompe dos genes inmediatamente y examina el impacto en una célula, usted ve a veces los efectos que son importante más grandes o más pequeños que usted habría predicho del efecto de romper cualquier gen solamente,” dijo a Krogan.

Estos efectos inesperados sugieren que las funciones de los dos genes sean relacionadas. Por otra parte, realizando estas en parejas desorganizaciones a través de centenares de genes, los científicos pueden encontrar grupos de genes con las configuraciones similares de las acciones recíprocas, un signo que son probables participar en el mismo proceso molecular.

“Y por eso, en vez de encontrar genes importantes uno a la vez, usted puede determinar de una vez múltiple, las redes distintas de los genes que afectan al proceso que usted está estudiando,” dijo a Gordon.

La aproximación de E-MAP se ha utilizado sobre todo para estudiar incremento de la célula. Gordon, en colaboración con un estudiante de la Universidad Dublín, Ariane Watson, tuvo que modificarlo para estudiar la infección del virus. La parte más difícil era ejecutar un sistema de adquisición de datos y de sonorización sofisticado, que permitió que midieran la infección VIH exacto a través de cientos de miles de muestras, y compara el efecto de en parejas y desorganizaciones del único-gen.

Sería un esfuerzo de forma aplastante probar todas las combinaciones del sobre 20.000 genes de la proteína-codificación en el genoma humano. En lugar, los científicos se centraron en los genes sospechosos ya para influenciar biología del VIH. Particularmente, utilizaron los genes que codificaban un gran número de proteínas humanas que el laboratorio de Krogan había encontrado previamente para atar a las proteínas del VIH. En todos, incluyeron sobre 350 genes en su análisis y probaron sobre 63.000 en parejas desorganizaciones.

Nuevos jugadores en el interfaz del VIH-ordenador principal

Aunque el VIH sea uno de los virus humanos mejor-estudiados y sea bien-controlado ahora por terapia del antiretroviral, no hay vulcanización para HIV/AIDS. Por otra parte, la terapia del antiretroviral es costosa, que puede hacerlo poco práctico en países recurso-pobres. La búsqueda para los nuevos medios de parar o de suprimir el virus es, por lo tanto, aún una prioridad.

Entre los genes que se destacaban en el VE-MAPA eran varias piezas de la familia de CNOT, cuyo papel en biología del VIH había sido establecido nunca antes. Los autores demostraron que el complejo de CNOT asciende la infección VIH suprimiendo inmunidad natural en células de T de CD4+, el tipo de células inmunes los objetivos de ese VIH preferencial en seres humanos. La inmunidad natural es un mecanismo de defensa por el cual las células huesped pueden luchar la infección.

“El impacto de CNOT en inmunidad natural es una llave, con todo previamente desconocido, camino del ordenador principal crítico a la infección VIH. Servirá como objetivo terapéutico nuevo potencial en los estudios futuros,” dijo a Krogan.

Por ejemplo, los científicos pueden ahora estudiar si el alcance del complejo de CNOT con las drogas podría ser una manera de ayudar a pacientes de VIH a luchar la infección más efectivo.

Además, el VE-MAPA destapó los genes que tenían poco impacto cuando estaban rotos individualmente, pero un gran efecto cuando estaban probados juntos.

“Estos genes serían pasados por alto en obra clásica, los experimentos de la desorganización del único-gen,” dijo a Gordon. “Confirman el potencial del VE-MAPA de destapar los nuevos mecanismos por los cuales el VIH obra recíprocamente con las células humanas.”

Combinar las drogas que apuntan dos de estos genes al mismo tiempo pudo así ser una estrategia terapéutica prometedora, especialmente para un virus tal como HIV/AIDS, que ha desarrollado maneras múltiples de golpear ligeramente los recursos de sus ordenadores principal.

El ve-MAPA podía también tomar los genes que obran recíprocamente específicamente con un mutante sabido del VIH. Esta observación presagia bien para la capacidad del VE-MAPA de determinar los factores distintos del ordenador principal que afectan a las diversas formas del VIH, o los mutantes del virus que se presentan en respuesta a las drogas actualmente disponibles.

La prueba adicional con una droga sabida para interferir con las proteínas humanas VIH-asociadas da a autores la confianza que su aproximación del VE-MAPA se podría, en el futuro, utilizar para revisar para las drogas nuevas anti-VIH y para entender su manera de la acción.

“Este VE-MAPA ofrece una vista sin precedente de cómo el VIH secuestra y telegrafía de nuevo la maquinaria celular en células humanas durante la infección,” dijo a Krogan. “Generará muchas nuevas ideas y avenidas de determinar y de probar terapias nuevas.”

Y las ventajas no se pueden limitar a la investigación del VIH.

“Nuestro trabajo es el prueba-de-principio que la aproximación del VE-MAPA es una manera potente de proyectar el interfaz entre el VIH y las células humanas, y destapar nuevas avenidas terapéuticas,” dijo a Gordon. “Ahora observamos adelante de prueba la en otros patógeno.”