ПАТОГЕНЕТИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ АНТИВІРУСНИХ БІЛКІВ ТА СИСТЕМИ CRISPR-CAS У ЛІКУВАННІ ХВОРИХ НА ВІЛ-ІНФЕКЦІЮ

Т. В. Бігуняк; Н. Я. Сідельник; А. А. Вашковець

doi:10.11603/1681-2727.2024.4.14830

Автор(и)

Т. В. Бігуняк Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0000-0002-4985-5443
Н. Я. Сідельник Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
А. А. Вашковець Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

DOI:

https://doi.org/10.11603/1681-2727.2024.4.14830

Ключові слова:

ВІЛ-1, APOBEC3, інгібітор mC46, A3G-D128K, IFITMs, BST-2/тетерін, CRISPR-Cas

Анотація

ВІЛ-інфекція – це соціально небезпечне інфекційне захворювання, що розвивається внаслідок довготривалого персистування вірусу в лімфоцитах, макрофагах і клітинах нервової тканини. Хвороба характеризується прогресуючою дисфункцією імунної, нервової, лімфатичної та інших систем організму. Термінальною стадією є синдром набутого імунного дефіциту (СНІД), при якому імунна система організму втрачає можливість захищати хворого від ВІЛ-асоційованих захворювань. Без лікування смерть від СНІДу настає у 100 % випадків.

Досі немає ефективних вакцин і ліків від ВІЛ-інфекції. Комбінована антиретровірусна терапія (АРТ) є стандартом лікування. Основна перешкода у лікуванні хворих на ВІЛ-інфекцію, у тому числі АРТ, – це наявність резервуарів ВІЛ, які можуть активуватися після припинення терапії.

Альтернативними та обнадійливими методами терапії таких хворих є редагування генів за допомогою білків APOBEC3, BST-2/Tetherin та системи CRISPR-Cas.

Біографії авторів

Т. В. Бігуняк, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

канд. мед. наук, доцентка кафедри патологічної фізіології

Н. Я. Сідельник, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

студентка 4 курсу

А. А. Вашковець, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

студентка 4 курсу

Посилання

Hussein, M., Molina, M.A., Berkhout, B., & Herrera-Carrillo, E. (2023). A CRISPR-Cas Cure for HIV/AIDS Int. J. Mol. Sci. 24, 1563.

Public Health Center of the Ministry of Health of Ukraine. (07/05/2024). Incidence of HIV infection in the regions of Ukraine. phc.org.ua. Retrieved from https://phc.org.ua/kontrol-zakhvoryuvan/vilsnid/statistika-z-vilsnidu [in Ukrainian].

Staeheli, P., Hallera, O. (2018). Human MX2/MxB: a Potent Interferon-Induced Postentry Inhibitor of Herpesviruses and HIV-1. Journal of Virology, 92(24), e00709-18.

Pawar, P., Gokavi, J., Wakhare, S., Bagul, R., Ghule, U., Khan, I.,… & Saxena, V. (2023). MiR-155 Negatively Regulates Anti-Viral Innate Responses among HIV-Infected Progressors. Viruses, 15, 2206.

Pecori, R., Di Giorgio, S., Lorenzo, J.P. & Papavasiliou, F.N. (2022). Functions and consequences of AID/APOBEC-mediated DNA and RNA deamination. Nat. Rev. Genet. 23, 505-518.

Chen, X.S. (2021). Insights into the structures and multimeric status of APOBEC proteins involved in viral restriction and other cellular functions. Viruses, 13, 497.

Ito, J., Gifford, R.J., Sato, K. (2020). Retroviruses drive the rapid evolution of mammalian APOBEC3 genes. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 117, 610-618.

Harris, R.S., Dudley, J.P. (2015). APOBECs and virus restriction. Virology. 479-480, 131-145.

Molan, A.M., Hanson, H.M., Chweya, C.M., Anderson, B.D., Starrett, G.J., Richards, C.M., & Harris, R.S. (2017). APOBEC3B lysine residues are dispensable for DNA cytosine deamination, HIV-1 restriction, and nuclear localization. Virology. 511, 74-81.

Mohammadzadeh, N., Follack, T.B., Love, R.P., Stewart, K., Sanche, S., & Chelico, L. (2019). Polymorphisms of the cytidine deaminase APOBEC3F have different HIV-1 restriction efficiencies. Virology, 527, 21-31.

Salas-Briceno, K., Ross, S.R. (2021). Repair of APOBEC3G-Mutated Retroviral DNA In Vivo Is Facilitated by the Host Enzyme Uracil DNA Glycosylase 2. Journal of Virology, 95:e01244-21.

Kouno, T., Shibata, S., Shigematsu, M., Hyun, J., Kim, T.G., Matsuo, H. & Wolf, M. (2023). Structural insights into RNA bridging between HIV-1 Vif and antiviral factor APOBEC3G. Nature Communications, 14, 4037.

Fukuda, H., Li, S., Sardo, L., Smith, J.L., Yamashita, K., Sarca, A.D., … & Izumi, T. (2019). Structural Determinants of the APOBEC3G N-Terminal Domain for HIV-1 RNA Association Front. Cell. Infect. Microbiol., 9.

Ito, F., Alvarez-Cabrera, A.L., Liu, S., Yang, H., Shiriaeva, A., Zhou, Z.H., & Chen, X.S. (2023). Structural basis for HIV-1 antagonism of host APOBEC3G via Cullin E3 ligase. Science advances, 9(1), eade3168.

Li, Y.-L., Langley, C.A., Azumaya, C.M., Echeverria, I., Chesarino, N.M., Emerman, M., … & Gross, J.D. (2023). The structural basis for HIV-1 Vif antagonism of human APOBEC3G. Nature, 615, 728-733.

Ito, F., Alvarez-Cabrera, A.L., Kim, K., Zhou, Z.H., & Chen, X.S. (2023). Structural basis of HIV-1 Vif-mediated E3 ligase targeting of host APOBEC3H. Nature communications, 14(1), 5241.

Delviks-Frankenberry, K.A., Ojha, C.R., Hermann, K.J., Hu, W.S., Torbett, B.E., & Pathak, V.K. (2023). Potent dual block to HIV-1 infection using lentiviral vectors expressing fusion inhibitor peptide mC46- and Vif-resistant APOBEC3G. Molecular therapy. Nucleic acids, 33, 794-809.

Delviks-Frankenberry, K.A., Ackerman, D., Timberlake, N.D., Hamscher, M., Nikolaitchik, O.A., Hu, W.S., Torbett, B.E., & Pathak, V.K. (2019). Development of Lentiviral Vectors for HIV-1 Gene Therapy with Vif-Resistant APOBEC3G. Molecular therapy. Nucleic acids, 18, 1023-1038.

Chen, Y., Jin, H., Tang, X., Li, L., Geng, X., Zhu, Y., Chong, H., & He, Y. (2022). Cell membrane-anchored anti-HIV single-chain antibodies and bifunctional inhibitors targeting the gp41 fusion protein: new strategies for HIV gene therapy. Emerging microbes & infections, 11(1), 30-49.

Yan, X., Chen, C., Wang, C., Lan, W., Wang, J., & Cao, C. (2022). Aromatic disulfides as potential inhibitors against interaction between deaminase APOBEC3G and HIV infectivity factor. Acta biochimica et biophysica Sinica, 54(5), 725-735.

Gai, Y., Duan, S., Wang, S., Liu, K., Yu, X., Yang, C., ... & Yu, X. (2024). Design of Vif-Derived Peptide Inhibitors with Anti-HIV-1 Activity by Interrupting Vif-CBFβ Interaction. Viruses, 16(4), 490.

Boso, G. & Kozak, C.A. (2020). Retroviral Restriction Factors and Their Viral Targets: Restriction Strategies and Evolutionary Adaptations. Microorganisms, 8(12), 1965.

Jia, X., Weber, E., Tokarev, A., Lewinski, M., Rizk, M., Suarez, M., … & Xiong, Y. (2014). Structural basis of HIV-1 Vpu-mediated BST2 antagonism via hijacking of the clathrin adaptor protein complex 1. eLife, 3:e02362.

Barrangou, R., Marraffini, L.A. (2014). CRISPR-Cas systems: Prokaryotes upgrade to adaptive immunity. Mol. Cell, 54, 234-244.

Zhao, F., Zhang, T., Sun, X., Zhang, X., Chen, L., Wang, H.,… & Li, Z. (2023). A strategy for Cas13 miniaturization based on the structure and AlphaFold. Nature Communications 14, 5545.

Yin, L., Zhao, F., Sun, H., Wang, Z., Huang, Y., Zhu, W.,… & Guo, F. (2020). CRISPR-Cas13a Inhibits HIV-1 Infection. Molecular therapy Nucleic acids. 21, 147-155.

Ophinni, Y., Inoue, M., Kotaki, T., & Kameoka, M. (2018). CRISPR/Cas9 system targeting regulatory genes of HIV-1 inhibits viral replication in infected T-cell cultures. Sci. Rep., 8, 7784.

Zhu, W., Lei, R., Le Duff, Y., Li, J., Guo, F., Wainberg, M.A., & Liang, C. (2015). The CRISPR/Cas9 system inactivates latent HIV-1 proviral DNA. Retrovirology, 12, 22.

Charlesworth, C.T., Deshpande, P.S., Dever, D.P., Camarena, J., Lemgart, V.T., Cromer, M.K.,…& Bode, N.M. (2019). Identification of preexisting adaptive immunity to Cas9 proteins in humans. Nat. Med., 25, 249-254.