1. Вирус, определение. Строение вирусной частицы. Вирус (лат. virus – яд) это неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений до животных. Обнаружены также вирусы (вирусысателлиты), размножающиеся только в присутствии других вирусов. Вирусные частицы – вирионы – состоят из нескольких компонентов: генетического материала в виде ДНК или РНК; белковой оболочки (капсида), защищающей эти молекулы, и, в некоторых случаях, дополнительной липидной оболочки. Таким образом, вирусы условно делятся на два типа: простые, состоящие из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — капсида, и сложные, т.е. имеющие дополнительный липидный бислой. Такая оболочка называется суперкапсидом. (см. рисунок 1). Вирусные капсиды построены из белковых субъединиц — капсомеров, собранных строго определенным образом. У ряда вирусов в составе капсида имеются ряд ферментов, которые осуществляют транскрипцию и репликацию вирусного генома, так называемые РНК и ДНК-полимеразы. Такие ферменты называются структурными белками. 2. Классификация вирусов по клиническим признакам. По клиническим признакам их можно разделить на несколько групп. • Самую большую группу образуют вирусы, поражающие верхние и нижние дыхательные пути и вызывающие грипп и острые респираторные заболевания. В эту группу входят следующие вирусы: вирус гриппа типа А и В, пикорновырусы, коронавирусы человека, аденовирусы, респираторносинцитиальный вирус человека и вирус парагриппа человека. • Вторую по распространенности занимают вирусы, вызывающие диареи и гастроэнтериты. Эту группу образуют ротавирусы, норовирусы, кальцивирусы, аденовирусы (типы 40 и 41), коронавирусы, энтеровирусы. • Еще одна группа объединяет вирусы, вызывающие гепатит. Вирусы гепатита относятся к разным семействам и отличаются по биохимическим и молекулярным признакам, но все эти вирусы объединяет то, что они вызывают у людей гепатиты. Известно большое количество вирусов, способных вызвать вирусный гепатит: вирус гепатита A, вирус гепатита B, вирус гепатита C, вирус гепатита D (вируссателлит), вирус гепатита E, вирус гепатита F, вирус гепатита G, вирус краснухи, цитомегаловирус, вирус Эпштейна-Барр. • Также существует группа, которая объединяет вирусы, способные вызывать у людей онкологические заболевания. К таким вирусам относятся вирусы гепатита В и С, цитомегаловирус человека, вирус Эпштейна-Барр, вирус саркомы Капоши, вирус папилломы человека, вирус полиомы и Tлимфотропный вирус человека. • Кроме того можно выделить группу нейротропных вирусов. Она включает такие вирусы как вирус японского энцефалита, вирус венесуэльского энцефалита лошадей, вирус калифорнийского энцефалита, вирус полиомиелита, вирус коксаки, вирус паротита, вирус кори, вирус бешенства, а также заболеваний, вызванных членами семьи Herpesviridae. • Имеется группа вирусов, способные вызывать у людей геморрагические лихорадки. К таким вирусам относятся, прежде всего, филовирусы (вирусы Эбола и Марбург), а также флавивирусы (вирусы желтой лихорадки и денге), аренавирусы (вирусы Ласса, Мачупо, Хунин и Гуанарито) и Буньявирусы (вирусы лихорадки долины Рифт и лихорадки Крым-Конго). Вирусы, в зависимости от того, каким типом нуклеиновой кислоты представлен генетический материал, разделяют на ДНК-содержащие вирусы и РНКсодержащие вирусы. На этом принципе основана классификация вирусов по Балтимору. Она выделяет семь основных групп: (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы). (II) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы). В этом случае ДНК всегда положительной полярности. (III) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы). (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы). (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы). (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную положительную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ). (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B). 3. Строение вириона гриппа. Противовирусный препарат для гриппа – Римантадин. Характеристика, синтез. Грипп - (франц. grippe, gripper - схватывать, хватать, царапать; итал. influenza – влияние холода) – острое респираторное вирусное заболевание человека, характеризующееся поражением респираторного тракта, лихорадкой, общей интоксикацией, нарушением деятельности сердечнососудистой и нервной систем. Вирион (инфекционная частица) гриппа имеет форму сферы или приближающуюся к шарообразной, его диаметр 100−120 нм. Вирус гриппа представляет собой оболочечный вирус: внешний слой — липидная мембрана, в которую вставлены «шипы»: гликопротеины и матриксный белок M2, формирующий ионные каналы. Под липидной мембраной расположен матричный (матриксный) белок M1, он формирует внутренний слой оболочки вируса, придает устойчивость и жесткость внешней липидной оболочке. Гликопротеины гемагглютинин и нейраминидаза — ключевые белки для размножения вируса типов «A» и «B». Гемагглютинин используется для проникновения в клетку, нейраминидаза — для выхода из неё. Внутри вириона находится геном вируса, который несёт генетическую информацию об оболочечных и внутренних белках вируса. Геном представлен в виде рибонуклеопротеинового комплекса, который содержит фрагменты РНК, прикреплённые к белку нуклеопротеину (NP), и три белка полимеразного комплекса: PB1, PB2 и PA. Вирус гриппа уничтожает не каждую клетку. Типично происходит следующее: вирус проникает в клетку, размножается и организованно выходит из неё — клетка остаётся целой и иногда живой. При этом вирус способен эксплуатировать клетку несколько раз. Кроме реплицирования вирусной РНК, вирусные частицы в клетке синтезируют белки, один из которых, PB1-F2 выделяется из клетки, в человеке через бронхи попадает в лёгкие и уничтожает макрофаги лёгочной ткани, таким образом провоцируя лёгочные инфекции, в частности, пневмонию. Вирус гриппа типа «A» характеризуется высокой изменчивостью, что обусловлено двумя особенностями генома. Первое свойство, фрагментарность генома вируса, обеспечивает возможность обмена генами между двумя вирусами одного типа, если ими обоими заражены одни и те же клетки. В этом случае в клетке синтезируются два набора одноименных генов двух разных вирусов, и в потомстве появляются вирусы с разными комбинациями одноименных генов и с разным набором поверхностных антигенов. Такие вирусы называют рекомбинантами или реассортантами (вирусы с пересортированными генами), а явление — антигенный шифт (сдвиг). Второе свойство вирусов гриппа — изменчивость их гликопротеидов в результате мутаций, антигенные различия сначала невелики, но постепенно увеличиваются. Вирусы гриппа выживают в воздушной среде до 4 часов, при этом вирусы типа «A» более устойчивы, чем «В». В высохших и осевших каплях аэрозоля вирус сохраняется на постельном белье до 2 недель, в комнатной пыли — до 5 недель. Влажная уборка с дезинфицирующими средствами полностью обеззараживает помещение. Амантадин (Amantadine, МНН) — циклитический первичный амин 1аминоадамантан гидрохлорид. Препарат является эффективным ингибитором вируса гриппа А. Оказывает подавляющее действие на стадии транскрипции вирусной РНК. Применяют для лечения и профилактики гриппа, вызванного вирусом А. Побочные эффекты: диспепсия, кожная сыпь, бессонница, раздражительность. Ремантадин (Remantadinum, детская форма — альгирем) — альфа-метил-1адамантанметила-хлорид. Является селективным ингибитором вируса гриппа А. Подавляет вирусную РНК на стадии транскрипции. Применяют для лечения и профилактики гриппа, вызванного вирусом типа А. Побочных эффекты: редко — болевые ощущения в желудке. Активен в отношении вирусов гриппа А и В. Ингибирует вирусную нейраминидазу и, таким образом, тормозит распротранение вирусов в организме; уменьшает продукцию цитокинов. Применяют ингаляционно (с по-мощью дискхалера) для лечения гриппа типов А и В. Побочные эффекты: диспептиче-ские явления, головная боль, головокружение, синусит, бронхоспазм. Противопоказания — детский возраст до 7 лет. По химической структуре и дей-ствию сходен с занамивиром. Применяют для профилактики и лечения гриппа типов А и В. Назначают внутрь взрослым и детям старше 12 лет 2 раза в день в течение 5 дней. Побочные эффекты: диспепти-ческие явления, нейротоксичность, катаральные явления. Противопоказания – детский возраст до 12 лет. 4. Строение вириона ВИЧ -1. Жизненный цикл ВИЧ -1. СТРОЕНИЕ ВИРИОНА ВИЧ-1: Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет собой шарообразную наружную капсулу, имеющую размер от 100 до 120 нанометров. Оболочка вируса липопротеиновая плотная (формируется на основе мембраны клетки-хозяина), является наружной оболочкой вируса. Она образована молекулами фосфолипидов, захваченными вирусом во время его отпочковывания от клетки, в которой он сформировался. Рисунок 4. Вирион ВИЧ-1 В липидную мембрану встроены 72 гликопротеиновых комплекса Env, каждый из которых образован тремя молекулами трансмембранного гликопротеина gp41 (TM), служащего «якорем» комплекса, и тремя молекулами поверхностного гликопротеина gp120. Гликопротеиновые комплексы связаны с белковым матриксом, расположенным непосредственно под липидной оболочкой. В центре части вириона находится конусообразный капсид (образован мономерами капсидного белка). Под капсулой находятся генетическая программа вируса — две нити вирусной РНК (рибонуклеиновая кислота состоящая из 9300 нуклеотидов каждая). С молекулами РНК связан нуклеокапсидный белок. В состав капсида входит также ферменты, необходимые ему для размножения (обратная транскриптаза, интеграза и протеаза). ВИЧ не может размножаться самостоятельно, он использует для этого только клетки человека. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ВИЧ-1 ВКЛЮЧАЕТ: узнавание клетки-мешени, прикрепление, слияние; депротенизация, высвобождение генетического материала; репликация вирусного генома; транспорт провирусной ДНК в ядро и интеграция с клеточной ДНК; трансляция и синтез вирусных полипептидов, нарезание белков вирусной протеазой; созревание белков в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи; самосборка вирионов и их отпочковывание. На каждый из этапов жизненного цикла ВИЧ можно оказывать химиотерапевтическое воздействие с помощью лекарственных средств для подавления развития данной инфекции у человека. Особое значение придается ранним стадиям, поскольку считается, что до встраивания провирусной ДНК в клеточную ДНК пожизненную инфекцию ВИЧ можно предотвратить. 5. Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (НИОТ) ВИЧ 1. Классификация. Зидовудин, Диданозин, Ставудин. НИОТ явились первыми одобренными FDA лекарственными средствами для лечения ВИЧ-инфекции и СПИД. По механизму действия они являются терминаторными субстратами. Классификация Все нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы можно разделить на производные соответствующих нуклеотидных оснований: Аналоги тимидина — зидовудин, фосфазид, ставудин, телбивудин, клевудин Аналоги аденина — диданозин, адефовир Аналоги цитидина — зальцитабин, ламивудин, эмтрицитабин Аналоги гуанина — абакавир Аналоги аденозина — тенофовир Аналоги гуанозина — энтекавир Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы — группа антиретровирусных препаратов, имеющих структурное сходство с нуклеотидами, входящих в состав ДНК или РНК, что обеспечивает свойство препаратов группы конкурентно блокировать фермент ВИЧ или вируса гепатита B обратной транскриптазы и избирательно ингибировать репликацию вирусной ДНК. Именно к этой группе относят первый препарат, который был утвержден для лечения ВИЧ/СПИДа — это зидовудин, который был зарегистрирован в 1987 году. Большинство препаратов группы активны по отношению к вирусу ВИЧ I и ВИЧ II типа, часть препаратов группы активная и к вирусу гепатита B. O H3C N HO O NH N NH O N O HO N O N3 AZT, Зидавудин Диданозин Ставудин По строению они напоминают природные нуклеозиды. Например, азидотимидин (AZT) имитирует нуклеозид тимидин, в котором 3'-ОН заменен на 3'-азидо (N3) группу. Однако для того, чтобы НИОТ были активны необходимо, чтобы НИОТ проник в клетку, подвергся там фосфорилированию клеточными киназами до 5'-трифосфатной формы: O H3C HO O H3C NH O N3 N O O H3PO4 H2O O HO P O P O P O OH OH NH O OH O N O N3 , связался с полимеразным центром ОТ и только тогда он проявит себя как имитатор субстрата, который мог бы быть включен в вирусную ДНК при помощи вирусной ОТ. После включения НИОТ в растущую цепь ДНК происходит блокирование ее дальнейшей элонгации что приводит к прекращению синтеза ДНК, и как следствие к остановке репродукции вируса. Однако, НИОТ, являясь аналогами природных нуклеозидов и подвергаясь фосфорилированию до трифосфатов, уменьшают количество трифосфатных форм природных нуклеозидов в клетке. Это вызывает неблагоприятные последствия в организме, главным из которых является нарушение картины крови, которое выражается в острых лейкопении и гранулоцитопении, анемии и т.д. Кроме того, быстрая деградация дидезоксинуклеозидов требует ежедневного 3-х разового приёма препарата, низкая эффективность внутриклеточных превращений (например, только 0.3% AZT преобразуется в клетках в соответствующий трифосфат), обуславливают использование высоких доз препаратов, что, в свою очередь, приводит к росту токсичности. Один из способов увеличения эффективности антивирусного препарата состоит в синтезе депо-формы (латентной формы), то есть такого производного, которое, подвергаясь химическим или ферментативным превращениям в организме, высвобождает активное соединение. Создание депо-форм – это хороший способ снижения токсичности НИОТ как за счет улучшения фармакокинетических параметров, так и за счет уменьшения общей токсичности. 6. Ненуклеозидные ингибиторы от (ННИОТ) ВИЧ -1. Этравирин, Рилпавирин. ННИОТ второго поколения: этравирин и рилпивирин – сохраняют противовирусную активность в отношении большинства клинически важных мутантов ВИЧ. Предполагают, что потребуется не менее трех мутации аминокислот в «гидрофобном кармане» ОТ для проявления клинически значимой резистентности. CN CN CN CN H3C O Br CH3 NH N N NH2 H3C HN CH3 NH N N Этравирин Рилпивирин Барьером для развития резистентности к данной группе препаратов, является высокая конформационная подвижность фрагментов молекулы. Это ведет к тому, что препарат принимает наиболее выгодную конформацию в гидрофобном кармане, что способствует более тесному контакту ННИОТ с вирусным ферментом даже при мутации аминокислот, образующих поверхность сайта связывания ННИОТ. Исследования, связанные с дизайном анти-ВИЧ препаратов привели к открытию нескольких классов соединений, которые потенциально превосходят ННИОТ второго поколения. Для создания новых высокоактивных соединений с широким профилем резистентности в отношении лекарственно устойчивых мутаций в гидрофобном кармане ОТ ВИЧ-1 имеются определённые закономерности. Соединения должны: обладать конформационной подвижностью, чтобы иметь возможность адаптироваться к мутациям внутри гидрофобного кармана фермента. максимально взаимодействовать с консервативной аминокислотой гидрофобного кармана W229, и, в идеале, с менее консервативными F227, L234, P236 и Y318. образовывать водородные связи с основной аминокислотной цепью белка, что существенно уменьшает негативное влияние на ингибирующую активность при изменении аминокислотных остатков гидрофобного кармана. 1. ЭТРАВИРИН Этравирин (торговая марка Intelence, ранее известный как TMC125) – это препарат, используемый для лечения ВИЧ. Этравирин является ненуклеозидным ингибитором обратной транскриптазы (ННИОТ). В отличие от доступных в настоящее время препаратов этого класса, устойчивость к другим ННИОТ, повидимому, не приводит к устойчивости к этравирину. Этравирин – это диарилпиримидин (DAPY), тип органической молекулы с некоторой конформационной изомерией, которая может связывать фермент обратную транскриптазу в нескольких конформациях, обеспечивающих более надежное взаимодействие между этравирином и ферментом, даже при наличии мутаций. Этравирин продается компанией Janssen, дочерней компанией Johnson & Johnson. В январе 2008 г. управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило его использование у пациентов с установленной устойчивостью к другим препаратам, что сделало его 30-м препаратом против ВИЧ, одобренным в США, и первым, одобренным в 2008 г. Он также был одобрен для использования в Канаде 1 апреля 2008 г. Этравирин лицензирован в США, Канаде, Израиле, России, Австралии и Европейском союзе. Синтез этравирина 5. РИЛПИВИРИН Есть другие аналоги диарилпиримидина, которые в настоящее время используются в качестве анти-ВИЧ-агентов, в частности рилпивирин. Рилпивирин, продаваемый под торговыми марками Edurant и Rekambys, представляет собой лекарство, разработанное компанией Tibotec и используемое для лечения ВИЧ/СПИДа. Это ненуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы (ННИОТ) второго поколения с более высокой эффективностью, более длительным периодом полувыведения и меньшим профилем побочных эффектов по сравнению с более старыми ННИОТ, такими как эфавиренц. Введение цианвинильного фрагмента в молекулу NNRTI, как правило, приводит к усилению анти-ВИЧ-1-эффекта. Это было показано для рилпивирина, однако цитотоксичность соединения также возрастает: цианвинильный фрагмент легко окисляется в клетке и может продуцировать токсичные метаболиты. По этой причине цианвинильный остаток был включен во второй цикл бициклического фрагмента NNRTI. Таким образом, путем зондирования ряда гетероциклических систем был выбран рилпивирин. Помимо высокой анти-ВИЧ-1 активности в лабораторных условиях, доказана безопасность и увеличение времени циркуляции в организме, что делает его перспективными для дальнейшего развития в качестве нового ВИЧ ННИОТ. 7. Вирусный фермент – интеграза, её функции, строение. Ингибиторы интегразы: Релтегравир – характеристика, структура. СТРОЕНИЕ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1 ИН ВИЧ-1 содержит 288 аминокислотных остатков, молекулярная масса фермента составляет 32 кДа (килоДальтоны). Частичным протеолизом (гидролиза белков) и направленным мутагенезом (процесс изменения в нуклеотидной последовательности ДНК, приводящий к мутациям) было показано, что в структуре фермента можно выделить три домена: короткий N-концевой, в состав которого входят аминокислотные остатки с 1 по 50; каталитический, который образуют аминокислотные остатки с 51 по 212; C-концевой, состоящий из аминокислотных остатков с 220 по 270. Найдено, что в состав активного центра фермента входят катионы Mg2+. NH O O O O Mg O N H 2+ O O O HN O Рис1: Взаимное расположение аминокислотных остатков каталитического центра и иона Mg2+ в составе каталитического домена ИН ВИЧ 1. Ингибиторы ИН способны образовывать комплексы с этими катионами и тем самым блокировать стадию переноса цепи вирусной ДНК (рисунок 2). O Рисунок 1 Ингибиторы интегразы (ИИ) представляют собой класс антиретро-вирусных препаратов, предназначенных для блокирования действия интегразы вирусного фермента, который вставляет вирусный геном в ДНК клетки-хозяина. Ингибиторы интегразы влияют на один из этапов процесса встраивания провирусной ДНК – перенос цепи ДНК. После переноса из цитоплазмы в клеточное ядро прединтеграционного комплекса (провирусная ДНК в связи с интегразой) интеграза присоединяется к ДНК клетки, что приводит к необратимому связыванию провирусной ДНК и ДНК инфицированной клетки. Поскольку интеграция является жизненно важным этапом репликации ретровирусов, ее блокирование может остановить дальнейшее распространение вируса. Ингибиторы интегразы первоначально были разработаны для лечения ВИЧинфекции, но были применены к другим ретровирусам. Ингибиторы интегразы нацелены на определенный этап жизненного цикла ретровирусов, поэтому их можно принимать в сочетании с другими типами препаратов против ВИЧ, чтобы минимизировать адаптацию вируса. Они также полезны в терапии спасения пациентов, чей вирус мутировал и приобрел устойчивость к другим лекарствам. На ранней фазе частицы ВИЧ-1 связываются специфично только с клетками, несущими на поверхности белок CD4, ответственный за иммунное узнавание клетки. Вслед за проникновением вируса в клетку следуют процессы «раздевания» вируса и предтранскрипционного комплекса. высвобождения внутриклеточного Поздняя фаза репликативного цикла вируса начинается с транскрипции вирусных генов. Обратная транскрипция геномной РНК осуществляется вирусным ферментом – обратной транскриптазой – в цитоплазме. Результатом этого процесса является получение ДНК-копии вирусной РНК. Эта двухцепочечная вирусная ДНК транспортируется в ядро в составе прединтеграционного комплекса, включающего ряд вирусных и клеточных белков. После транспорта в ядро вирусная ДНК ковалентно встраивается в геном зараженной клетки благодаря каталитической активности вирусного фермента – интегразы. Таким образом, интеграция вирусной ДНК в клеточную является ключевой стадией репликативного цикла ВИЧ. Понятно, что подавление репликации вируса разумно вести на ранних этапах его развития – обратной транскрипции и интеграции, которые осуществляются вирусными ферментами. Направление, связанное с подавлением стадии обратной транскрипции ВИЧ-1, широко развито. На сегодняшний день комплексная терапия, основанная на использовании ингибиторов обратной транскриптазы и другого вирусного фермента – протеазы, рассматривается как наиболее действенная и доступная. К сожалению, она не приводит к полной остановке репликации вируса, а позволяет лишь подавлять ее до низкого уровня. Кроме того, использование этой терапии ограничено токсичностью многих ингибиторов обратной транскриптазы и протеазы, недостаточной селективностью их действия в клетках и восприимчивостью к ним организма инфицированного человека. Вирусная интеграза (ИН) не имеет аналогов в клетке, и именно по этой причине она является очень привлекательной фармакологической мишенью с точки зрения селективности и эффективности воздействия антивирусных препаратов. Подавление стадии интеграции позволило бы предотвратить репликацию вируса в de novo (с самого начала) зараженных клетках и впоследствии элиминировать зараженные клетки, изолированные в тканях пациента, подвергающегося химиотерапии. К сожалению, разработка эффективных ингибиторов ИН во многом затрудняется ограниченностью наших знаний о механизме действия и структуре этого фермента. Можно сказать, что ИН (вирусная интеграза) является наименее изученным ферментом ВИЧ-1. ИН ВИЧ-1 относят к семейству полинуклеотидилтрансфераз. Ферменты данного семейства катализируют процессы, приводящие к перемещению ДНК или ее фрагментов внутри генома либо между геномами. Следует отметить, что данные процессы осуществляются без привлечения дополнительных источников энергии и, в конечном итоге, без изменения числа фосфодиэфирных связей. Первым ингибитором ИН (вирусной интегразы) явился релтегравир противовирусное средство. Ингибирует каталитическую активность ВИЧ интегразы - фермента, участвующего в репликации вируса. Ингибирование интегразы предотвращает ковалентное введение генома ВИЧ в геном клетки хозяина на ранних стадиях развития инфекции. Не включенные в ДНК человека геномы ВИЧ не способны индуцировать продукцию новых вирусных частиц, вследствие этого происходит подавление процесса интеграции и предотвращение дальнейшего распространения вирусной инфекции в организме. Ингибирующая способность ралтегравира в отношении фосфотрансферазы человека выражена незначительно. O N N H N O OH N H N N O F O Релтегравир Препарат был одобрен для лечения ВИЧ-инфекции в 2007 г. Два других препарата – элвитегравир и долутегравир проходят клинические испытания. Соединение MK-2048 успешно прошло доклинические исследования и вышло на клинические испытания. Элвитегравир Долутегравир MK-2048 Все эти препараты относятся к ингибиторам интегразы второго поколения. В отличии от 1-го поколения они имеют более высокий барьер к установлению резистентности. Ралтегравир включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. Также доступна комбинация ламивудина/ралтегравира. 8. Ингибиторы входа ВИЧ-1 в клетку. Рецепторы. Вход ВИЧ-1 в клетку-мишень является сложным и запутанным процессом, в результате которого генетический материал вируса доставляется в цитоплазму клетки. Участие в этом событии принимает гликопротеиновый комплекс ВИЧ-1, который включает gp 41, состоящий из шести трансмембранных полипептидных цепей, которые нековалентно связаны с тремя субъединицами gp120, и клеточные рецепторы (рисунок 1). Начальным этапом проникновения вируса в клетку можно считать контакт вириона с поверхностью клетки-мишени. Это порождает сложную серию событий, которые между собой жестко координируются во времени и пространстве. Как правило, эти события включают в себя: узнавание, связывание с клеточными рецепторами, адсорбция вируса на поверхности клетки. В связи с тем что вирусы являются патогенами внутриклеточными, каждый представитель мира вирусов имеет тропность к определенному типу клеток. Тропизм вируса определяется наличием на клетке-мишени рецептора для данного вируса, а также возможностью генома вируса встроиться в геном клетки. Рецепторы, независимо от их биохимического строения, имеют общую структурную характеристику, а именно, состоят из участка, расположенного вне клетки, участка, локализованного внутримембранно, и участка, погруженного в цитоплазму. Рецепторами для ВИЧ в здоровой клетке являются дифференцировочный антиген CD4, а также неспецифические, не зависящие от наличия CD4 компоненты и CD4-гликопротеид с молекулярной массой 55 000 (рис2). Аналогичные гомологии имеет и белок вируса gp120, что и определяет тропность ВИЧ (рис 3). В 1996 г было обнаружено, что наряду с рецептором СD4 важнейшую роль в проникновении вируса в клетку играют также со-рецепторы ССR5 и CXCR4 (рис 2). Это стало причиной широкого поиска новых лигандов для подавления ВИЧ1 и позволило предложить новые методы лечения. Вход вириона в клетку начинается с прикрепления вирусной частицы к клеточной поверхности. Рецептором служит клеточный антиген CD4 (рис 4(а). При этом с gp120 происходят конформационные изменения и открывается высококонсервативный сайт связывания с со-рецепторами ССR5. В этом есть большое преимущество ВИЧ-1 над другими вирусами, поскольку это защищает его от узнавания иммунной системой. На следующим этапе происходит связывание gp120 с со-рецепторами ССR5 (рис 4 (в), что ведет к дальнейшим конформационным изменениям гликопротеинового комплекса и трансмембранный gp 41 «протыкает» клеточную мембрану (рис 4 (в), что и опосредует последующее слияние мембран вириона и клетки (рис 4 (с). Фиксация вируса через gp120 ВИЧ-1 с мембранным рецептором CD4 клетки хозяина блокирует основную функцию иммунокомпетентных клеток. Последующая за рецепцией репликация вируса ведет к гибели клеток, выпадению функции, ими выполняемой, развитию иммунодефицита. Теоретически, на каждый этап проникновения можно воздействовать и заблокировать его. Для блокирования входа вируса в клетку можно выделить три основные группы ингибиторов входа ВИЧ-1 в клетку: 1. ингибиторы прикрепления и связывания вируса с клеточным антигеном CD4; 2. ингибиторы связывания вируса с со-рецепторами ССR5 и CXCR4; 3. ингибиторы слияния. 9. Ингибиторы прикрепления вируса к клетке. Циклотриазасульфонамиды, Temsavir – характеристика, структура. Ингибиторы прикрепления вируса к клетке включают полимерные соединения, несущие легкоионизируемые функциональные группы. К таким соединениям относятся природные сульфатированные полисахариды, например, декстрансульфат или пентозансульфат. Они взаимодействуют с вирионами и индуцируют диссоциацию комплекса gp120-gp41 и тем самым устраняют их инфекционность. Однако клинические исследования не дали положительного эффекта. В основе другого подхода было использование синтетических пептидов, имитирующих клеточный рецептор CD4. Данные соединения были эффективны in vitro, но клинически также оказались малоэффективными. Еще один подход затрагивает малые молекулы синтетической природы, которые связываются с gp120, препятствуя его связыванию с рецептором CD4. Однако ВИЧ-1 довольно быстро вырабатывает к ним резистентность, что сильно ограничивает их терапевтический потенциал. В качестве примера можно привести соединение Temsavir (BMS-378806). BMS-378806 Перспективным классом ингибиторов, которые препятствуют связыванию вируса с CD4, являются циклотриаза-сульфонамиды, противовирусные свойства которых были открыты в 2006 г.: Циклотриаза-сульфонамиды Данные соединения понижают экспрессию CD4 по неизвестному механизму. Хотя известно, что соединения не понижают уровень мРНК CD4. Следовательно, это связано с какими-то пост-трансляционными процессами. В настоящее время ведутся углубленные биохимические исследования данной группы соединений. 10. Ингибиторы связывания вируса с со-рецепторами ССR5 и CXCR4 (схема). Маравирок – характеристика, структура. Открытию того факта, что входа ВИЧ-1 в клетку помимо рецептора CD4 требуется ко-рецептор, предшествовало обнаружение существования в человеческой популяции лиц, устойчивых к инфекции ВИЧ-1. Изучение их генома показало отсутствие клеточного рецептора ССR5. Следовательно, его отсутствие существенно не сказывается на росте и развитии людей. По этой причине использование малых молекул, нацеленных на ингибирование этого рецептора, должно быть безопасно. И благодаря скринингу, последующему дизайну, доклинических и клинических исследований в 2007 г FDA одобрил препарат маравирок для лечения ВИЧ-инфицированных пациентов. ССR5 связывается с гидрофобным карманом сорецептора в непосредственной близости с сайтом связывания со-рецептора с gp120. Как результат этого в структуре со-рецептора происходят конформационные изменения, которые не позволяют связываться вирусу с со-рецептором. Соединение Маравирок Маравирок может вызвать серьезные, опасные для жизни побочные эффекты. К ним относятся проблемы с печенью, кожные реакции и аллергические реакции. Аллергическая реакция может произойти до возникновения проблем с печенью. Другим ССR5-ингибитором явился викривайрок, который показал ингибиторный эффект в наномолярных концентрациях. В настоящий момент данный препарат проходит клинические исследования. Викривайрок 11. Ингибитор слияния - ингибитор белка gp41. Взаимодействие Энфувиртида с вирусом. Часть цепочки пептида Энфувертида. Последовательное связывание gp120 с CD4 и корецептором приводит к высвобождению gp41 из его метастабильной конформации. Гидрофобный Nконцевой домен слияния gp41 освобождается и вставляется в мембрану-мишень. Две тримерные спиральные структуры в gp41, перестраиваются, образуя пучок из шести спиралей, который приводит к сближению двух мембран и возможному слиянию. Ингибитором белка gp41 является средство, предназначенное для борьбы с вирусом – энфувиртид (фузеон). Энфувиртид – пептид, состоящий из 36 аминокислот. Энфувиртид соединяется с белком gp41, не допуская образования шпильки. Таким образом, капсид вируса не может слиться с клеткой и заражения не происходит. Этот препарат – единственный разработанный и одобренный ингибитор слияния. …Тирозин-Треонин-Серин-Лейцин-Изолейцин-Триптофан-Серин … Часть цепочки пептида Энфувертида
