Латентная инфекция ВИЧ-1 остается одной из главных преград на пути к полному излечению от вируса иммунодефицита человека. Несмотря на впечатляющие достижения в области антиретровирусной терапии (АРТ), вирус продолжает сохраняться в скрытых резервуарах, неактивных клетках, что препятствует его полному устранению из организма. Одной из стратегий, привлекающих внимание исследователей, является манипулирование механизмами латентности вируса с целью либо обратного пробуждения вируса для последующего уничтожения, либо долгосрочного подавления его активности. В данном контексте особенный интерес представляет так называемый вирусный антисмысловой транскрипт (AST), который играет решающую роль в регуляции латентности ВИЧ-1. AST представляет собой длинную некодирующую РНК, транскрибируемую с отрицательной цепи вирусного генома, что дает ей уникальное свойство регулировать активность вирусных генов.
Исследования показали, что AST способствует созданию «закрытого» состояния хроматина на вирусном промоторе, что напрямую подавляет транскрипцию ВИЧ-1 и поддерживает его латентное состояние. Особенность AST заключается в способности привлекать к вирусному локусу хроматин-модифицирующую Polycomb Repressor Complex 2 (PRC2), которая налагает метки гистона H3K27me3, создавая эпигенетический барьер для активации вирусной транскрипции. Механизм действия AST базируется на нескольких ключевых структурных элементах внутри самой РНК. Так, 5'-концевая область AST, совпадающая по последовательности с 5' длинным терминальным повтором (LTR) вируса, обеспечивает специфичное взаимодействие с вирусным ДНК. В этой области расположены два богатых пиримидинами мотива, которые являются критическими для связывания AST с промоторной зоной ВИЧ-1.
Мутации, изменяющие данные моторы, приводят к потере способности AST связываться с LTR и, соответственно, к снижению его латентно-поддерживающей функции. Другой важный домен AST расположен в средней части транскрипта и содержит Г-четвертичные структуры — особые гуаин-обогащённые последовательности, способные образовывать квартернерные структуры, стабилизирующие взаимодействие с PRC2. Эти элементы обеспечивают привлечение каталитического компонента комплекса EZH2, ответственного за метилирование гистонов. Нарушение этих структур существенно снижает присоединение PRC2, устраняя подавление транскрипции вируса и тем самым облегчая выход ВИЧ-1 из латентного состояния. AST не действует в изоляции, а служит участником сложно организованных многофункциональных белково-РНКовых комплексов.
Они формируются с участием различных ядерных РНК-связывающих белков (например, hnRNPK, PTBP1, MATR3, TDP-43), которые участвуют в организации хроматина, формировании биомолекулярных конденсатов и координации эпигенетической регуляции. Массовый спектрометрический анализ выявил многие из этих факторов как физические партнёры AST, что свидетельствует о его центральной роли в формировании репрессивного микросреды вокруг вирусного промотора. Поразительно, что экзогенная, то есть искусственно введённая в клетки, экспрессия AST способна значительно подавлять реактивацию вируса даже в CD4+ Т-лимфоцитах пациентов с ВИЧ, продолжающих приём эффективной АРТ. При стимуляции клеток различными латентно-реверсивными агентами, включая ингибиторы гистондеацетилазы (сава, панобиностат) и T-клеточные рецепторные агонисты (anti-CD3/CD28), вирусная транскрипция в присутствии дополнительного AST блокируется, что указывает на перспективность применения данного подхода для укрепления латентности ВИЧ-1. Текущие исследования демонстрируют, что подход, основанный на стабилизации вирусной латентности, может стать комплементарной стратегией к методам, направленным на активацию скрытого вируса с последующим его уничтожением.
Такая концепция «block-and-lock» предлагает удерживать вирус в неподвижном состоянии, не позволяющем ему реплицироваться и повреждать клетки хозяина. В контексте этого подхода AST выступает как уникальный молекулярный инструмент с потенциалом обеспечить долгосрочную, возможно необратимую, эпигенетическую супрессию ВИЧ-1. Однако для реализации терапевтического потенциала AST требуется решение ряда сложных задач. К ним относятся политранскрипционная вариабельность вируса у разных пациентов, обеспечивающая неоднородность вирусных последовательностей и потенциальное влияние на взаимодействие AST с промотором. Также вызовом остается эффективная доставка и стабилизация экспрессии AST в целевых клетках организма.
В то же время современные векторы, в том числе лентивирусные, предоставляют возможность обеспечить стабильное и устойчивое воспроизведение молекулы внутри клеток хозяина. Особое внимание уделяется структурной специфичности AST, поскольку лонг-нанкодирующие РНК обладают высокоорганизованной вторичной и третичной структурой, которая обуславливает их функциональные взаимодействия с белками и ДНК. Мутационный анализ показал, что замена ключевых мотивов в структуре AST приводит к потере латентно-поддерживающей активности, что подчеркивает значимость детального понимания молекулярных оснований её функций. В целом, открытия, связанные с AST, открывают новые горизонты в понимании молекулярных основ вирусной латентности. Они восполняют пробелы в знаниях о том, как вирус может самостоятельно регулировать свой скрытый статус и как его можно принудить к более стабильному подавлению.
