gag.
Первая открытая рамка кодирует внутренние белки вириона. Эти
белки вместе с белками, кодируемыми геном pol, прочитываются,
как и у других ретровирусов, с полноразмерной РНК в 9300 нуклеотидов.
В результате трансляции этой иРНК (см. Рисунок 2) образуется
предшественник с мол. Массой 55 кД. В процессе дальнейшего
протеолитического расщепления этот белок нарезается на p17,
p24, p9 и р7. Согласно наблюдениям, в сыворотках больных СПИД
обнаруживаются антитела ко всем этим продуктам. Значительную
фракцию составляют антитела к р24 - основному внутреннему
белку вириона. Антитела к р24 обычно появляются на ранних
стадиях заболевания и часто исчезают по мере его прогрессирования.
pol. Как и у других ретровирусов, кодируемые этим геном
белки считываются в виде gag-pol предшественника. Поскольку
рамка считывания гена pol не совпадает с рамкой gag, при созревании
иРНКpol должно происходить удаление небольшого интрона, сдвигающее
рамку считывания. Анализ первичной нуклеотидной последовательности
области перекрывания генов gag и pol выявляет присутствие
там нескольких участков, которые могут выполнять функцию акцепторных
сайтов сплайсинга. Другим механизмом совмещения рамок считывания
является так называемый "перескок рамки" при трансляции.
В результате рибосомы "перепрыгивают" через стоп-кодон,
ограничивающий рамку gag, и прочитывают pol уже в правильной
рамке считывания. Подобный механизм описан для некоторых ретровирусов.
Ген pol кодирует 3 фермента: протеазу (р22), обратную транскриптазу
(р64/53) и эндонуклеазу (р31). Эти белки образуются в результате
протеолитического расщепления предшественника с молю массой
150кД. Несмотря на относительно небольшое количество этих
белков в вирионе (примерно 2 молекулы на вирион), антитела
к ним выявляются в сыворотках больных СПИДом. Наиболее ярко
выражена реакция с р31.
sor .Tретья открытая рамка перекрывается с 3`-концом гена
pol и кодирует белок с молю массой 23 кД. Антитела к этому
белку удается выявить в сыворотках больных СПИДом. По-видимому,
белок транслируется со сплайсированных полиаденилированных
РНК размером 5500 и 5000 нуклеотидов (см. Рисунок 2). Как
показали опыты с использованием инфекционной провирусной ДНК
ВИЧ, мутации в области гена практически не влияли на способность
вируса реплицироваться и оказывать цитопатогенное действие
на CD4-клеточную линию, если не считать небольшого замедления
этих процессов по сравнению с исходным вирусом. Тем не менее,
высокая консервативность нуклеотидной последовательности гена
sor указывает на наличие какой-то функции продукта этого гена
в жизненном цикле вируса. Возможно, эта функция важна при
репликации в нелимфоидных клетках, например в нервных и ретикулоэпителиальных.
env. иРНК, кодирующая белки оболочки вириона, образуется в
результате сплайсинга, приводящего к удалению из геномной
РНК большого интрона, содержащего гены gag, pol и sor (см.
Рисунок 2). Образующаяся иРНК размером 4300 нуклеотида содержит
открытую рамку с типичным инициирующим AUG, которая может
направлять синтез белка, состоящего из 861 аминокислотного
остатка с мол. массой 97.5 кД. Этот белок предшественник в
дальнейшем обильно гликозилируется, в результате чего его
мол. масса возрастает до 160 кД. Предшественник содержит 3
гидрофобные области, характерные для оболочечных белков других
ретровирусов. Первый гидрофобный участок (с 17-й по 31-ю аминокислоты)
соответствует сигнальному пептиду, второй находится в районе
сайта протеолитического расщепления белка-предшественника,
третий является частью трансмембранного белка. В результате
протеолитического расщепления образуется 2 сильно гликозилированных
белка: наружный белок оболочки gp120 и трансмембранный белок
gp41. Интересной особенностью трансмембранного белка является
наличие необычно длинной последовательности (длиной в 150
аминокислотных остатков) гидрофильных аминокислот вслед за
гидрофобной частью трансмембранного белка. Эта последовательность,
по-видимому, является внутриклеточным фрагментом gp41. Еще,
как показали исследования, правильный процессинг gp160 происходит
не во всех клеточных линиях. От чего это зависит, пока неизвестно.
3`-orf. Эта открытая рамка расположена между 8347-м
и 8992-м нуклеотидами и простирается, таким образом, в U3
область 3`-LTR. Кодируемый этим геном белок имеет мол. массу
27 кД и транслируется со сплайсированной иРНК размером 1800
нуклеотидов.
Хотя антитела к этому белку удается выявить в крови больных
СПИДом, он не является абсолютно необходимым для репликации
вируса. Продукт 3`-orf оказывает влияние на цитопатогенность
вируса.
tat-3. Явление трансактивации было впервые описано для
ретровирусов человека HTLV-1 и HTLV-2. Белок, осуществляющий
функцию трансактивации, кодируется у этих вирусов небольшой
открытой рамкой, расположенной на 3`-конце генома после гена
env. Механизм его действия заключается в активации транскрипции
структурных генов вируса, вследствие чего ген, кодирующий
белок-трансактиватор, был назван tat (transactivator of transcription).
Феномен трансактивации выражен у ВИЧ на несколько порядков
сильнее, чем у HTLV-1 и HTLV-2. Как сейчас стало ясно, за
этот процесс у ВИЧ отвечают по крайней мере, 2 гена: tat-3
и art (trs). Первый из них кодируется иРНК размером около
2000 нуклеотидов, образующейся в результате сложного сплайсинга.
Механизм действия белка tat-3 у ВИЧ значительно сложнее, чем
у аналогичных белков tat вирусов HTLV-1 и HTLV-2.
Продукт гена tat-3 - белок с мол. массой 14 кД, выявляемый
с помощью сывороток больных СПИД. Мутации в 5`-области первого
кодирующего экзона tat-3 нарушают способность вируса синтезировать
структурные белки и реплицироваться. Эти мутации могут быть
комплементированы в клеточных линиях, постоянно экспрессирующих
tat-3 белок. Сейчас получены линии как В- так и Т-лимфоцитов,
стабильно трансформированных tat-3 геном и продуцирующих белок-трансактиватор.
Другие клеточные линии, например HeLa, продуцирующие функциональный
tat-3 белок, также могут поддерживать размножение мутантного
по tat-3 ВИЧ. Использование подобных клеточных линий и клонированных
провирусных ДНК, содержащих различного размера делеции в tat-3
гене, позволило изучить механизмы действия кодируемого этим
геном белка.
art (trs). Другим белком, участвующим в регуляции экспрессии
структурных генов ВИЧ является продукт гена art (antirepression
transactivator - антирепрессорный трансактиватор). Транслируется
он, по-видимому, с иРНК, принадлежащей к тому же классу молекул
размером 2000 нуклеотидов, что и иРНКtat-3. Кодирующие экзоны
гена art перекрываются экзонами tat-3 (см. Рисунок 2), а при
сплайсинге используются те же акцепторные и донорные сайты.
Однако при трансляции art функционирует инициаторный AUG с
координатой 5500, а не 5412, как для гена tat-3. В результате,
art читается со сдвигом рамки отностительно tat-3, что приводит
к уменьшению ее кодирующей рамки в первом транслируемом экзоне
с 214 до 76 нуклеотидов и к увеличению во втором с 44 до 271
нуклеотида. Синтезируемый белок состоит из 116 аминокислотных
остатков, причем основная доля приходится на аминокислоты,
проявляющие основные свойства. Подобные белки обладают сродством
к нуклеиновым кислотам и часто регулируют экспрессию генов.
Действие продукта art осуществляется на посттранскрипционном
уровне. По-видимому, он активирует трансляцию иРНК структурных
генов gag и env, снимая действие специфических негативных
регуляторов (см. ниже). Наряду с этим продукт art участвует
и в регуляции сплайсинга РНК, в связи с чем для указанного
гена было предложено другое название - trs (transregulator
of splicing - трансрегулятор сплайсинга).