Вирус папилломы человека — HPV
В 2008 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине поделили между собой авторы двух крупных открытий в области вирусологии. Вручение половины премии Люку Монтанье и Франсуазе Барре-Синусси особых пояснений не требует — именно они первыми опубликовали в 1983 году сообщение об открытии вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), ставшего самым знаменитым и обсуждаемым вирусом в истории. А вот о судьбе второй половины премии стоит рассказать подробнее.
Она была вручена Харальду цур Хаузену за исследования вируса папилломы. Его объект не так прославлен, как ВИЧ, и долгое время был известен учёным как вполне безобидный вирус, вызывающий обыкновенные бородавки, но открытие немецкого вирусолога поставило его в один ряд с возбудителями смертельно опасных заболеваний. Цур Хаузену удалось доказать, что именно вирус папилломы человека может служить причиной рака шейки матки — второго по частоте в мире онкологического заболевания женщин. Значимость открытия, отмеченного столь высокой наградой, состоит не только в выяснении природы болезни — спустя много лет учёным удалось создать вакцину, эффективную против самых опасных форм папилломавируса — первую в мире «вакцину против рака».
Клетки человека могут заражать более ста различных вариантов вируса папилломы (HPV Human PapillomaVirus). Не каждый из них может стать причиной онкологических заболеваний — на сегодняшний день известно только 18 таких форм, при этом большая часть случаев рака шейки матки приходится на долю двух типов — их называют HPV-16 и HPV-18. Именно против этих разновидностей вируса направлена существующая вакцина. Её применение снижает вероятность заболевания на 70%, но полной защиты, увы, дать не может.
К сожалению, иммунитет против одного из типов вируса не гарантирует защиты от другого. Огромная скорость эволюции, немыслимая для высших организмов, позволяет вирусам быстро менять форму поверхностных белков, маскируясь от иммунной системы, и сводя на нет усилия создателей вакцин. Однако, по счастью, существуют фундаментальные причины, ограничивающие это разнообразие.
Все вирусы, использующие общий механизм проникновения в клетку, должны иметь для этого характерные приспособления, по которым их можно опознать. Строение этих функциональных доменов определяется формой клеточных структур, с которыми они взаимодействуют, поэтому оно не может изменяться произвольным образом. Такие консервативные участки называют «Ахиллесовой пятой» вируса, поскольку они служат идеальной мишенью для иммунной системы. Именно на них обращено самое пристальное внимание создателей вакцин широкого спектра действия.
Оболочка папилломавируса состоит из двух белков — основного (L1) и минорного (L2). Белок L1 способен к самосборке — он формирует основную структуру оболочки. Доступные сегодня вакцины созданы на основе очищенного препарата этого белка. Минорный белок L2 для сборки вирусоподобных частиц не требуется, но он играет важную роль в проникновении вируса внутрь клетки при заражении. Именно в белке L2 находится главная «Ахиллесова пята» вируса папилломы человека. Перспективу создания вакцин нового поколения, эффективных против любых типов HPV, в первую очередь связывают с консервативным мотивом на его N-конце.
Естественно, вирусы стремятся скрыть свои уязвимые места, превращая собственные оболочки в хитроумные механизмы, принцип действия которых невозможно разгадать, не имея достаточно подробной модели. Недавние исследования показали, что наиболее уязвимое место вируса папилломы надёжно спрятано в зрелой вирусной частице. Только когда вирус достигает базальной мембраны, подстилающей активно делящиеся клетки эпителия, в его оболочке происходит структурная перестройка, в результате которой N-конец белка L2 показывается на поверхности вирусной частицы. В результате вирус «активируется» приобретает способность к заражению.
Есть данные, позволяющие считать, что это не единственная уловка, позволяющая вирусу скрыть консервативные участки на своей поверхности. Предполагается, что белок L2 в свою очередь прикрывает другую «Ахиллесову пяту» — центр связывания с клеточным рецептором, который освобождается только после отрезания показавшегося на поверхности N-конца L2 клеточной протеазой. Детали этих сложных процессов имеют не только теоретическое, но и большое практическое значение.
Важный этап исследований — создание трёхмерной модели вирусной частицы, обобщающей данные электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и других методов. Часто именно с помощью моделирования удаётся установить особенности строения, которые невозможно определить другим способом.
Нам удалось построить первую модель вируса папилломы человека в атомном разрешении. Мы впервые определили третичную структуру белка L2, что позволило с высокой вероятностью предположить его точное расположение в структуре вирусной частицы. В нашей модели хорошо видно, что из пяти молекул белка L1 собирается структура, формой напоминающая чашу. 72 таких пентамера, обращённых выпуклой стороной наружу, составляют капсид вируса, внутри которого находится упакованная ДНК. В углублении каждого пентамера, на внутренней стороне оболочки, спрятана одна молекула белка L2. Нужно отметить, что это первая модель вируса папилломы человека, в которой воссоздана не только структура, но и статус гликозилирования поверхностных белков. Кроме того, основываясь на существующих данных, мы предложили вероятный вариант упаковки вирусного генома.
Модель вируса папилломы человека создана в рамках проекта компании Visual Science — Viral Park (зоопарк вирусов), который является первой в мире попыткой создать научно-достоверные модели наиболее опасных и распространенных вирусов человека в атомном разрешении.
Другие модели проекта:
Вирус иммунодефицита человека .
Вирус лихорадки Эбола .
Другие модели проекта:
Вирус иммунодефицита человека .
Вирус лихорадки Эбола .
Состав
- Руководитель проекта, 3D-визуализатор, 3D-технолог, дизайнер:
- Иван Константинов
- Исследователь, консультант:
- Юрий Стефанов (к. б. н.)
- Ведущий молекулярный моделлер:
- Дмитрий Щербинин
- Молекулярный моделлер:
- Анастасия Бакулина (к. б. н.)
- 3D-моделлер:
- Александр Ковалевский
- Автор популярного текста:
- Иван Глухов
- Веб-технологи:
- Кирилл Гришанин, Глеб Кондратенко
- Корректор:
- Эми Гордон
Дата: 08 апреля 2013
Отзывы
Глубокое знание предмета и высокий профессионализм дизайнеров и научных консультантов Visual Science обеспечили отличное качество материалов, благодаря чему они широко используются во всей презентационной продукции Корпорации и ее проектных компаний, включая видеоролики, коррпоративные брошюры, пресс-релизы, web-сайты
Отправить заявку на проект
Оставьте заявку, и мы свяжемся с вами, чтобы уточнить детали!
Ваша заявка отправлена. Спасибо за обращение!
