Viren sind Parasiten. Der einzige Weg, Sie können wachsen ist durch das hijacking Ihren Gastgebern. Wenn Sie infizieren einen menschlichen host, Viren, menschliche Proteine zu vermehren und ändern Sie den menschlichen Zellen zur Erhaltung der Infektion. Zur gleichen Zeit, den menschlichen Wirt aktiviert Abwehrmechanismen, die Infektion zu bekämpfen.
Die meisten aktuellen Medikamente gegen virale Infektionen Ziel nicht das virus selbst. Aber die Wissenschaftler sind daran interessiert, die Entwicklung von Therapien, die das Ziel für die Gastgeber Proteine statt, oder die Gene, die Sie produzieren, zum Teil, weil solche Therapien sind vermutlich weniger wahrscheinlich zu entlocken Resistenzen. Ein detailliertes Verständnis der virus-Wirt-Interaktionen ist entscheidend für den Erfolg dieser Strategie.
Ein team des Gladstone Institute Wissenschaftler unter der Leitung von Senior Investigator Nevan Krogan, Ph. D., wurde die Katalogisierung host-Proteine, die physikalisch binden virus-Proteine. Diese physikalischen Wechselwirkungen identifizieren, die den menschlichen Proteinen, die das virus infizieren Zellen und vermehren. Allerdings Sie nicht verraten, wie host-Proteine, die zusammen arbeiten, um die Infektion erleichtern.
Um diese Lücke zu schließen, Krogan und Mitarbeiter-Wissenschaftler David Gordon, Ph. D., mit Kollegen an der UC San Francisco (UCSF), University College Dublin, und der Mount Sinai School of Medicine, haben eine neue Methode entwickelt, um zu verstehen, wie host-Zellen, die Kontrolle der HIV-Infektion in menschlichen Zellen.
Ihr Ansatz beinhaltet die Unterbrechung von wirtsgenen eher als Proteine. Es basiert auf der Idee, erstmals von Krogan, Sie erhalten umfangreichere Informationen über die Funktionen der Gene und die Proteine, die Sie codieren,—wenn Sie deaktivieren Sie die Gene in Paaren, anstatt eins nach dem anderen. In einem Papier veröffentlicht in der Molekularen Zelle, das team beschreibt eine Landkarte der Gene, die Kontrolle der HIV-Infektion in menschlichen Zellen, die Sie gebaut durch die Bewertung mehr als 63.000 Kombinationen der Gene des Menschen mit HIV-Infektion assoziiert.
„HIV ist eine große öffentliche Gesundheit betreffen, mit einem geschätzten 36,7 Millionen Menschen Leben mit einer chronischen Infektion, und über 20,9 Millionen Menschen, die sich einer kontinuierlichen Behandlung,“ sagte Krogan, der auch ein professor der Zellulären und Molekularen Pharmakologie an UCSF und Direktor der UCSF-Quantitative Biosciences Institute. „Untersuchung der Auswirkungen von gen Störungen von Paaren, anstatt eins nach dem anderen liefern wichtige Informationen darüber, wie Gene arbeiten zusammen, um zu vermitteln virus-Infektion, die Hervorhebung der Prozesse können wir gezielt mit Medikamenten zu hemmen Infektionen.“
Die Karte, die das team sich auf eine virale epistasis Karte (vE-MAP), ist eine wesentliche Voraus für die HIV-Forschung in mehrere andere Möglichkeiten. Für eine Sache, es deckt eine bisher ungeahnte Reihe von Genen, die notwendig für das Wachstum des virus in menschlichen Zellen. Für die anderen, die vE-MAP kann verwendet werden, um zu analysieren, wie die verschiedenen HIV-Mutanten beeinflussen Wirtszellen oder zum testen von Medikamenten, die stören HIV-Wirts-Interaktionen.
Strength in Numbers
Die vE-MAP ist eine Anpassung der E-KARTE, die Krogan und seine Kollegen Pionierarbeit geleistet und verfeinert über die letzten 15 Jahre zu identifizieren Gene, die Steuern, wie Zellen wachsen. Der Kern dieses Ansatzes ist die Krogan-lab-Fähigkeit zur Störung einer großen Zahl von Genen, testen Sie Sie in Paaren, zu analysieren und die Ergebnisse über ausgeklügelte Berechnungsmethoden.
„Das Prinzip hinter E-Karten ist, dass, wenn Sie stören zwei Gene auf einmal untersuchen die Auswirkungen auf eine Zelle, sehen Sie manchmal Effekte, die deutlich größer oder kleiner als Sie hätte von der Wirkung der Unterbrechung entweder gen allein,“ sagte Krogan.
Diese unerwarteten Effekte suggerieren, dass die Funktionen der beiden Gene miteinander verwandt sind. Darüber hinaus wird durch die Durchführung der paarweisen Störungen über Hunderte von Genen, die Wissenschaftler finden sich Gruppen von Genen mit ähnlichen mustern von Interaktionen, ein Zeichen, dass Sie wahrscheinlich sind, zu nehmen Teil in der gleichen molekularen Prozess.
„Und so, statt der Suche nach wichtigen Genen eine zu einem Zeitpunkt, können Sie alle auf einmal identifizieren mehrere, verschiedene Netzwerke von Genen, die Auswirkungen auf den Prozess, den Sie untersuchen“, sagte Gordon.
Die E-MAP-Ansatz war bislang vor allem zur Untersuchung von Zellwachstum. Gordon, in Zusammenarbeit mit einem Studenten vom University College Dublin, Ariane Watson, hatte es zu ändern, um zu studieren-virus-Infektion. Der kniffligste Teil war die Umsetzung eine anspruchsvolle Datenerfassungs-und-scoring-system, das Ihnen erlaubt, zu Messen, HIV-Infektion, die genau über Hunderte von tausenden von Proben und vergleichen die Wirkung von paarweise und single-gen Störungen.
Es wäre eine überwältigende Aufwand für das testen aller Kombinationen der über 20 000 protein-kodierende Gene im menschlichen Genom. Stattdessen werden die Wissenschaftler konzentrierten sich auf Gene, die bereits im Verdacht, Einfluss auf die HIV-Biologie. Insbesondere verwendet Sie den Genen, die eine große Anzahl von menschlichen Proteinen, die Krogan lab hatte zuvor festgestellt, zum binden an die HIV-Proteine. In allen, Sie enthalten mehr als 350 Gene, die in Ihrer Analyse und getestet über 63.000 paarweise Störungen.
Neue Spieler bei der HIV-Host-Schnittstelle
Obwohl HIV ist eines der am besten untersuchte humane Viren und ist nun-gesteuert durch die antiretrovirale Therapie gibt es keine Heilung für HIV/AIDS. Darüber hinaus antiretroviralen Therapie ist teuer, die machen es unpraktisch in Ressourcen-Armen Ländern. Die Suche nach neuen Möglichkeiten der Eindämmung oder Beseitigung der virus ist also immer noch eine Priorität.
Unter den Genen, die Stand in der vE-KARTE wurden mehrere Mitglieder der CNICHT Familie, deren Rolle in der HIV-Biologie hatte noch nie zuvor hergestellt worden. Die Autoren zeigten, dass die CNICHT-Komplex fördert die HIV-Infektion durch die Unterdrückung der angeborenen Immunität in der CD4 T-Zellen, die Immunzellen, die HIV bevorzugt Ziele in den Menschen. Angeborene Immunität ist ein Abwehrmechanismus, durch die host-Zellen, Infektionen zu bekämpfen.
„Die Auswirkungen des CNICHT auf die angeborene Immunität ist eine wesentliche, bislang noch nicht erkannte, host-Signalweg entscheidend für die HIV-Infektion. Diese dienen als potenzielle neue therapeutische Ziel in zukünftigen Studien“, sagte Krogan.
Zum Beispiel können die Wissenschaftler nun untersuchen, ob ein targeting der CNICHT Komplex mit Drogen könnten ein Weg sein, um zu helfen HIV-infizierten Patienten die Infektion zu bekämpfen, effektiver.
Des weiteren ist die vE-MAP aufgedeckt Gene, hatten wenig Wirkung, wenn Sie gestört individuell, aber eine große Wirkung, wenn Sie zusammen getestet.
„Diese Gene würden übersehen werden, die in klassischen, einzelne gen Störung Experimente“, sagte Gordon. „Sie bestätigen das Potenzial der vE-LANDKARTE zu entdecken, neue Mechanismen, durch die HIV interagiert mit menschlichen Zellen.“
Die Kombination von Medikamenten, die den Gegner zwei dieser Gene gleichzeitig könnte damit eine vielversprechende therapeutische Strategie, insbesondere für ein virus wie HIV/AIDS, die sich entwickelt hat, mehrere Möglichkeiten der Erschließung seiner hosts “ Ressourcen.
Die vE-MAP war auch in der Lage zu Holen Gene, die spezifisch die Interaktion mit einem bekannt HIV-Mutanten. Diese Beobachtung ist ein gutes Zeichen für die Fähigkeit der vE-ANZEIGEN zu identifizieren, die verschiedene host-Faktoren, die die verschiedenen Formen von HIV, oder der virus-Mutanten, die sich in Reaktion auf die derzeit verfügbaren Medikamente.
Zusätzliche Tests mit einem Medikament bekannt, um zu stören, die mit HIV-assoziierten menschlichen Proteinen gibt den Autoren darauf Vertrauen, dass Ihre vE-MAP-Konzepts könnte in der Zukunft verwendet werden, um Bildschirm für neuartige anti-HIV-Medikamenten und zum Verständnis Ihrer Wirkungsweise.
„Das vE-KARTE bietet eine beispiellose Sicht auf, wie die HIV-entführt und rewires der zellulären Maschinerie, die in menschlichen Zellen während der Infektion,“ sagte Krogan. „Es generiert viele neue Ideen und Wege zu identifizieren und zu testen neuartige Therapien.“
Und die Vorteile können nicht nur die HIV-Forschung.