ВИЧ – мастер маскировки. Вирус использует щит из молекул сахара, называемых гликанами, чтобы спрятаться от иммунной системы и заблокировать атаку антителами.
Теперь ученые из Исследовательского института Скриппса (TSRI) разработали метод анализа гликанового щита на защитном внешнем гликопротеине ВИЧ, разработанный в качестве потенциального кандидата на вакцину против ВИЧ.
С помощью этого метода ученые могут быстро создать "отпечаток пальца" гликанов гликопротеина, чтобы определить, находятся ли они на правильном пути в разработке эффективной вакцины.
"Возможность идентифицировать гликановый отпечаток гликопротеина ВИЧ поможет нам разработать вакцину, которая соответствует тому, что обнаружено на вирусе," сказал Джеймс Полсон, Сесил Х. и Ида М. Грин, кафедра химии в ЦНИИ и сопредседатель кафедры молекулярной медицины, возглавлявшая исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Communications.
Подрыв защиты от ВИЧ
С помощью нового метода ученые наконец-то смогут увидеть, какие типы гликанов составляют гликопротеин – и есть ли в гликопротеине какие-либо уязвимые отверстия.
Гликаны покрывают гликопротеиновый аппарат, который ВИЧ использует для проникновения в клетки-хозяева. Иммунная система человека хочет вырабатывать антитела, которые связываются с гликопротеином, чтобы остановить инфекцию, но гликаны не позволяют иммунным клеткам видеть свои мишени и вырабатывать полезные антитела.
В TSRI несколько исследовательских групп разрабатывают вакцины против ВИЧ, которые побуждают организм создавать редкие "широко нейтрализующий" антитела, которые действительно могут обходить гликановый или сахарный щит. Для этого им необходимо познакомить иммунную систему с ВИЧ-подобными гликопротеинами и научить иммунную систему, где находятся отверстия в гликановом щите.
Для нового исследования ученые разработали способ определения состава сахаров в гликопротеине. Они использовали ферменты, чтобы разбить гликопротеин на более мелкие фрагменты пептида. Затем команда использовала метод, называемый масс-спектрометрией, чтобы проанализировать эти пептиды и посмотреть, попадают ли они в одну из трех категорий: гликаны с высоким содержанием маннозы (тип с определенным типом сахара), гликаны сложного типа (которые представляют собой более зрелые гликаны. ) или сайты без гликанов.
В то время как в предыдущих исследованиях ВИЧ проводилось различие между гликанами с высоким содержанием маннозы и гликанов сложного типа, ученые впервые смогли увидеть количество сайтов, свободных от гликанов. Фактически, новый метод уже показал, что в гликопротеине не так много дырок, как предсказывали многие исследователи.
Новый метод также экономит время. Предыдущие исследования с использованием масс-спектрометрии требовали, чтобы исследователи вручную анализировали результаты пептидов – процесс, который мог занять месяцы. Объединившись с лабораторией профессора TSRI Джона Йейтса, исследователи в этом исследовании успешно использовали компьютерный алгоритм для быстрого анализа результатов.
Первый автор исследования Ливэй Цао, научный сотрудник лаборатории Полсона, сказал, что скорость пригодится, поскольку ученые сортируют множество кандидатов на вакцины против ВИЧ, чтобы найти подходящие для предотвращения широкого спектра постоянно развивающихся штаммов ВИЧ.
Следующим шагом в этом исследовании является анализ гликанового состава и свободных от гликанов участков на естественных или "родные," форма ВИЧ, а не просто кандидат в вакцину, похожую на ВИЧ. "Тогда мы сможем увидеть, совпадают ли отпечатки пальцев," Полсон сказал. Если они совпадают, исследователи будут знать, что они находятся на пути к разработке вакцины, которая может индуцировать полезные антитела.
Этот новый метод также может быть полезен против вирусов с похожим гликопротеиновым щитом, таких как грипп, объяснил Полсон. Фактически, новое исследование включало побочный проект, в котором исследователи успешно протестировали свой метод на белке гриппа.