Veterinarska fakulteta

Seminarska naloga pri predmetu Biokemija

z naslovom

Mentorica: Marinka Drobnič Košorok

Člani: Špela Levičnik, Špela Ledinek, Katarina Brdnik

Datuma: Marec 2012

1

MOLEKULARNE OSNOVE DELOVANJA

VIRUSA HIV

Kazalo1. UVOD..................................................................................................................................3

2. NA KRATKO O VIRUSU HIV..........................................................................................3

3. VIRUSNI PROTEINI..........................................................................................................4

4. ODKRITJE in PREUČEVANJE VIRUSA.........................................................................4

5. HIV – KROG OD OKUŽBE NAPREJ...............................................................................5

5.1 REVERZNA TRANSKRIPTAZA IN INTEGRACIJA..............................................5

5.2 TRANSKRIPCIJA IN TRANSLACIJA......................................................................5

5.3 BRSTENJE IN ZORENJE VIRUSA...........................................................................5

6. VIRUSNI PODTIPI.............................................................................................................6

7. ZDRAVLJENJE VIRUSA..................................................................................................6

8. ZAKLJUČEK......................................................................................................................6

9. VIRI.....................................................................................................................................7

2

1. UVODKadar govorimo o virusu HIV, lahko uporabimo izraz pandemija, saj je razsežnost te bolezni, že zdavnaj dosegla celoten svet. Virus HIVdeluje na obrambni mehanizem telesa in uničuje njegovo imunost, povzroča bolezen AIDS, ali če prevedemo v slovenščino bolezen oslabljenenga imunskega sistema. Tako nevaren je zaradi dveh stvari; prvič, prenaša se z telesnimi tekočinami, torej teoretično to pomeni da se lahko virus prenese že v prometni nesreči, ko se kri ponesrečencev, z odprtimi poškodbami pomeša med seboj, kot tudi pri transfuzijah, posojanju igel med odvisneži od drog in nezaščitenih spolnih odnosih. Nevaren pa je tudi zato, ker se s super hitrostjo razmnožuje, na dan se kopira tudi do 1010 virusnih kopij, ki še naprej izkoriščajo podvojevalni mehanizem gostiteljice, kateri se s časoma imunski sistem sesuje.Žal pa do danes učinkovitega zdravila, ki bi virus popolnoma uničil še ne poznamo.

2. NA KRATKO O VIRUSU HIVVirus HIV spada v skupino retrovirusov. Znotraj te skupine pa se nahajajo podskupine in virus HIV spada v podskupino lentivirusov, kamor prištevamo še SIV, FIV, Visna in CAEV, ki povzročajo obolenja imunskega sistema pri opicah, mačkah, ovcah in kozah.Za retroviruse je značilno da so dedne lastnosti zapisane v RNK in ne DNK kot pri večini, zato lahko retroviruse uvrstimo v skupino RNK-virusov. Čeprav sta si molekuli DNK in RNK zelo podobni pa je replikacija HIV virusa nekoliko bolj zakomplicirana kot replikacija DNK virusov.Zunaj-celična oblika virusa HIV je viron, sferično telo iz večih delov. Površina vsakega delca pa je pokrita z nekakšnimi malimi trni. Njegovo velikost bi lahko primerjali z 1/20 velikosti E. Coli. Jasno ga lahko opazujemo skozi elektronski mikroskop. Sestavne delce virusa HIV pokriva debel beljakovinski plašč, imenovan tudi virusna membrana, sestavljena iz proteina gp120 in glikoproteina 41. Tik pod virusno ovojnico je matriks, sestavljen iz proteina P17.Notranja virusna ovojnica, imenovano kapsida, ovija nukleinske kisline in ostalo virusno dednino, sestavljena je iz proteina p24. Sestavni del notranjosti virusa so trije encimi, in sicer, reverzna transkriptaza, integraza in protaza, ki so nujno protrebni ta replikacijo HIV virusa. V sredici pa poteka genetski materijal, ki je sestavljen iz dveh identičnih sklopov RNK.V primerjavi z ostalimi virusi in bakterijami ima virus HIV zgolj 9 genov. Trije največji se imenujejo gag, pol in env. GAG je odgovoren za kodiranje virusne nukleokapsideme, kadar druge dva gena nista prisotna je njegova odgovornost da kodira virusu podobne delce. POL gen kodira encime, kot so proteaze, polimereze, integraze in reverzne transkriptaze. Izguba LTR(long terminal repeats) v tem genu preprečuje vključevanje v celični genom gostitelja. ENV pa kodira glikoproteidno plast virusa.Naslednjih 6 genov pa nosi zapis za proteine, ki kontrolirajo sposobnost virusa HIV da invadira celico, producira nove kopije ali povzroči bolezen. Ti so TAT, REV, VIF, NEF, VPR in VPU.Na vsakem koncu sklopa RNK se nahaja sekvenca, imenovana terminalna ponovitev, odgovorna za nadzorovanje replikacije virusa HIV.

3

3. VIRUSNI PROTEINIZa virus HIV je značilen kapsidni protein p24, ki je sestavina kapsidne ovojnice, ki ovija HIV RNA. Njegova velikost pa je cca. 24 kiloDaltonov. Nivo tega proteina v krvi je dober indikator o napredovanju virusa HIV. Protein p 17, protein matrice je eden izmed produktov HIV gena GAG. Sestavljen je iz enot, ki se razporedijo po HIV ovojnici in imajo funkcijo da pomagajo pri postavitvi receptorjev GP41 in GP120. Ko se sredica HIV virusa prebije skozi membrano v gostiteljevo celico je naloga p17, da ga pomaga transportirati v nukleus celice.GP160 se sintetizira v gostiteljevi celici, kjer se pretvori v glikoprotein. Med potovanjem proti celični površini pa se razstavi na dva nasprotujoča si dela GP120 in GP41. Prvi tvori zunanji del membrane medtem ko GP41 nastane v njej.GP120 je odgovoren za tvorbo receptorjev na virusu HIV.

4. ODKRITJE in PREUČEVANJE VIRUSAVirus HIV je bil odkrit leta 1981, ko so v Kaliforniji in New Yorku odkrili nov sindrom, ki je prizadel popolnoma zdrave mlade moške. Ti so kazali različne simptome, ki se pri do takrat poznanih boleznih niso pojavljali. Leta 1982 so bolezen poimenovali AIDS (Asquired Immune Definecy Syndrom), bolezen oslabljenega imunskega sistema.Med preučevanjem so ugotovili, da je določen del populacije še posebej dovzeten za okužbo, to so homoseksualni moški in uživalci trdih drog, prav tako tudi okuženi heteroseksualci, ljudje s hemofilijo in imigranti iz Haitija.Klinični znaki so bili definirani kot ponavljajoče se infekcije, posebna maligna obolenja in avtoimunska obolenja pri predhodno zdravih ljudjeh, brez možnosti prenosa bolezni preko genov.Vzrok smrti pa so bile razne sekundarne okužbe, z drugače obsežno prisotnostjo povzročiteljev v populaciji, npr. Mycobacterium tuberculosis, skupaj s pljučnico.Ko omenjamo maligne tvorbe v povezavi s AIDS-om moramo omeniti Kaposijev sarkom, ki ga povzroča Herpes virus 8, limfome in Hopkinsovo bolezen. S časoma so ob preučevanju

obrambnih T celic ugotovili da se bolezen prenaša s spolnim kontaktom, preko posteljice na plod in s transfuzijo preko plazme.Za AIDS so ugotovili, da je edina bolezen, ki prizadane vse organske sisteme in vpliva na celoten organizem.Začela so se ugotavljanja, kaj povzroča bolezen in vsi znaki so kazali na retrovirus, predvsem izguba T-limfocitov. Leta 1983 so izolirali limfni vozel pri pacientu z limfodenapatijo in s prvimi znaki imunske pomankljivosti. Za preiskave so uporabili limfocite

pacientov v zgodnjih fazah, ko bi še morali imeti CD4+ T celice. Potrdili so sum, da se bolnikom z generalizirano limfoedenapatijo, le ta kmalu razvije v AIDS. Začele so se raziskave, ki so pripeljale do odkritja za Nobelovo nagrado.

4

5. HIV – KROG OD OKUŽBE NAPREJ

HIV se lahko replicira samo znotraj človeške celice. Ta proces se ponavadi začne, ko se delci virusa vrinejo v celico, ki ima vgrajen poseben protein CD4. Take celice so npr. limfociti.Pomemben faktor pri okužbi z virusom so tudi ko-receptorji. Nekateri posamezniki imajo napako v genskem zapisu, ki določa te ko-receptorje in se zato kljub stalni izpostavitvi virusu ne okužijo. Bodice na površini virusa se oprimejo proteina CD4 in to sproži proces preureditve zgradbe celične membrane, izpostavijo se ko-receptorji, ki so bili doslej zakriti. Vsebina HIV delcev se tako sprosti v celico in pusti prazno ovojnico zunaj celice.

Filmček http://www.youtube.com/watch?v=FDugpEny0Zo

1.1 REVERZNA TRANSKRIPTAZA IN INTEGRACIJA

Ko je virus enkrat v celici, encim HIV reverzne transkriptaze, pretvori virusno RNK v DNA, katera je kompatibilna s človeškim genskim materialom.Takšna DNK se nato prenese v celična jedra, kjer se vgradi v človeško DNK pod vplivom HIV encima integraze. Ko je virus vgrajen ga poimenujemo provirus.

1.2 TRANSKRIPCIJA IN TRANSLACIJA

HIV provirus se lahko dolgo časa v celici nahaja v speči fazi, je neaktiven. Ko pa provirus postane aktiven, celica obravnava HIV gene enako kot ostale celične gene. Najprej jih pretvori v mRNK, ta se premesti iz jedra in se uporabi za produkcijo novih HIV encimov in proteinov.

1.3 BRSTENJE IN ZORENJE VIRUSA

Med produkti celične mRNK se nahajo kopije genetskega materijala okuženega z virusum HIV. Ti se nato s pomočjo novo-ustvarjenih HIV proteinov in encimov združujejo v gruče in tvorijo nove virusne delce, ki se sprostijo iz celice. Encim proteaze igra izredno pomembno vlogo v tej fazi cikla razvoja virusa HIV in sicer krajša dolge verige proteinov na manjše delce, ki so nato uporabljeni za gradbene delce zrelih virusnih delcev.Ti zreli virusni delci so tako pripravljeni, da okužijo drugo celico in proces se ponovi. Ko je

oseba enkrat okužena, je virus vedno prisoten v telesu, ter se lahko prenaša prek telesnih tekočin.

5

6. VIRUSNI PODTIPIPoznamo dva tipa virusa: HIV-1 in HIV-2. Prevladuje HIV-1. Oba se prenašata s spolnimi stiki, s krvjo in z matere na otroka ter se v končni fazi izražata kot AIDS.

Kljub 40 - 60% podobnosti je virus HIV-2 težje prenosljiv, čas med okužbo in pojavom kliničnih znakov pa je daljši (počasnejše upadanje celic CD4 in počasnejši porast koncentracije virusov). HIV-2 je značilen za zahodno Afriko.HIV-1 je izredno variabilen in hitro mutira. Delimo ga na tri skupine: M skupina (A-D, F-H, J, K podtipi), skupina O in skupina N. Skupini M in O sta si podobni od 50 do 70%. Vsi primeri skupine N izvirajo iz Kameruna.

7. ZDRAVLJENJE VIRUSACepiva, ki bi omogočal preventivo še niso odkrili saj ima virus HIV številne podtipe, ki se stalno spreminjajo in prilagajajo.Zdravila, ki bi popolnoma uničil virus HIV in omogočila popolno ozdravitev do danes še niso odkrili. Zdravljenje vključuje lajšanje simptomov in zaviranje virusne replikacije, ter tako vsaj začasno zaustavitev napredovanja bolezni in dvigovanje odpornosti na sekundarne infekcije. Ko se določa vrsto terapije je potrebno upoštevati voljo in pripravljenost pacienta na sodelovanje, stadij bolezni in ostale zdravstvene težave. Kot vsa druga zdravila imajo tudi ta neželene učinke, prav tako pa niso (cenovno) dostopna vsem. Zdravila, ki jih uporabljajo se imenujejo protivirusna zdravila, tudi protiretrovirusna zdravila. Nekatera izmed teh zdravil so: NRTI (nukleozidni zaviralci reverzne transkipaze), ki zavirajo encim, ki je nujno potreben za vgradnjo v celično DNA. NNRTI(ne-nukleozidi zaviralci reverzne transkriptaze), ki delujejo na isti encim z drugačnim mehanizmom. PI(proteazni inhibitorji), ki zavirajo encim proteazo, ki je nujen pri dozorevanju virusa HIV. Zaviralci prehajanja HIV v telesne celice, zaviralci ko-receptorjev in zaviralci encima integraza, ki omogoča vgradnjo.

8. ZAKLJUČEKHIV je retrovirus, zato je genetski material v obliki RNK. Ta ima v telesu vlogo posrednika med jedrom celice (kjer je DNK) in citoplazmo (kjer se izdelujejo proteini). Virus se v telesu iz RNK prepiše v DNK, za to je odgovoren encim rezervne transkriptaze, ki ga virus prinese s seboj v svoji kapsuli. Encim povzroči hitro spreminjanje virusa, temu pa telo ne more slediti, zato lahko virus preživi vse napade telesnih B-limfocitov in T-limfocitov. Sčasoma je v telesu vedno manj celic, ki so spodobne prepoznati virus in nanj ustrezno reagirati. Tako se prične imunski sistem slabšati, dokler se popolnoma ne sesuje.

6

HIV-1 HIV-2prevladujoč redkejšitežji prenos

visokovariabilen (številne skupine in podtipi)

daljše obdobje med okužbo in izraženimi simptomi

9. VIRI- članek z naslovom: The discoveries of human papilloma viruses that cause

cervical cancer and of human immunodeficiency virus, Nobelova nagrada

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110808154132.htm

http://www.iasociety.org/Web/WebContent/File/A%20-%20Current%20Research%20-%20Damian%20Purcell.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Structure_and_genome_of_HIV

http://en.wikipedia.org/wiki/HIV_tropism

http://virus.dsms.net/index.php/spolnost/hiv-in-aids/kaj-je.html

http://virus.dsms.net/index.php/spolnost/hiv-in-aids/zdravljenje.html

7