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El Mecanismo de Infección Celular por VIH-1

El complicado proceso de entrada del VIH-1 y sus implicaciones para el tratamiento.

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HIV-1 es un virus que causa SIDA. Para entrar a una célula humana, necesita engancharse y luego fusionarse con la membrana celular. Este proceso lo maneja principalmente una parte del virus llamada glicoproteína de envoltura, o Env. Env está compuesta por dos subunidades importantes llamadas gp120 y gp41. La interacción y los cambios que pasan estas subunidades son clave para la capacidad del virus de infectar células.

Cómo infecta HIV-1 a las células

La Entrada de HIV-1 comienza cuando gp120 se une al receptor CD4 en la superficie de una célula objetivo. Esta unión provoca que gp120 cambie de forma, permitiéndole también unirse a CCR5 o CXCR4, que son co-receptores de quimiocinas. Este cambio también revela parte de gp41, lo que le permite interactuar con la membrana celular. Cuando gp41 extiende sus péptidos de fusión hacia la membrana, se prepara para la etapa final de entrada, fusionando el virus con la célula.

Importancia del tiempo en la entrada de HIV-1

El tiempo de estas interacciones es crucial porque el virus puede adoptar varias formas o estados durante la entrada. Algunas de estas formas son temporales y pueden ser atacadas por medicamentos llamados Inhibidores. Estos inhibidores pueden detener al virus antes de que complete el proceso de entrada. La rapidez con la que HIV-1 entra en una célula y el tiempo que estas formas están expuestas a los inhibidores son vitales para la efectividad de estos medicamentos.

Métodos para estudiar la entrada de HIV-1

Los investigadores estudian qué tan rápido entra HIV-1 en las células y cuáles son las diferentes formas de sus proteínas Env durante este proceso. Usan una técnica llamada ensayo de tiempo de adición, donde añaden inhibidores en varios momentos para ver cuánto puede infectar el virus a las células. Este método les ayuda a aprender sobre el tiempo y la efectividad de diferentes inhibidores.

Resultados: Tiempo y formas de entrada

En experimentos, los investigadores encontraron que el tiempo que tarda HIV-1 en volverse resistente a los inhibidores puede variar ampliamente, desde tan rápido como 30 segundos hasta 60 minutos. Esta variabilidad depende de la cepa específica de HIV-1 y sus características. Las diferencias en el tiempo revelan puntos importantes sobre cómo el virus se adapta y qué tan efectivos pueden ser los inhibidores.

Cepas diversas de HIV-1

HIV-1 es conocido por ser muy adaptable, lo que significa que puede cambiar rápidamente. Los investigadores examinaron un gran conjunto de 257 cepas diferentes de HIV-1 para ver cómo podría diferir su tiempo de entrada. Estas cepas provienen de varias ubicaciones geográficas y grupos de pacientes. Los hallazgos mostraron que la mayoría de las cepas entraron a las células de una manera típica, pero un número significativo mostró tasas de entrada muy rápidas o muy lentas.

Encontrando características clave de la entrada de HIV-1

Los científicos miraron de cerca las diversas cepas de HIV-1 e identificaron cambios genéticos específicos asociados con velocidades de entrada más rápidas o más lentas. Algunos cambios afectaron cómo el virus podía unirse y fusionarse con las células. Entender estos cambios proporciona ideas sobre posibles objetivos para desarrollar nuevos tratamientos.

Investigando la cinética en la transmisión de madre a hijo

Al estudiar cómo se pasa el HIV de madres a hijos durante el embarazo o la lactancia, los investigadores también examinaron la cinética de entrada del virus. Encontraron que algunas cepas infantiles tenían tasas de entrada particularmente lentas, sugiriendo que podrían estar asociadas con ciertas características de cómo el virus se propaga en este contexto.

Entendiendo la resistencia de HIV-1 a tratamientos

HIV-1 puede desarrollar resistencia a tratamientos, lo que es un desafío importante en el manejo del virus. Al entender el tiempo de entrada y cómo diferentes formas de las proteínas Env son atacadas por los inhibidores, los investigadores buscan crear mejores estrategias contra la resistencia. Algunos inhibidores funcionan más eficazmente cuando el virus está en formas específicas durante más tiempo.

Conclusión

La capacidad de HIV-1 de adaptarse y cambiar su tiempo de entrada es esencial para su proceso de infección y para desarrollar tratamientos efectivos. Al estudiar las diversas cepas y su dinámica de entrada, los científicos esperan descubrir nuevas formas de detener al virus de infectar células, llevando a terapias mejoradas para quienes están afectados por HIV-1. Entender la relación entre la entrada viral, las formas de las proteínas Env y los efectos de los inhibidores es crucial para futuros avances en el tratamiento del HIV.

Fuente original

Título: Natural Variation in HIV-1 Entry Kinetics Map to Specific Residues and Reveal an Interdependence Between Attachment and Fusion

Resumen: HIV-1 entry kinetics reflect the fluid motion of the HIV envelope glycoprotein through at least three major structural configurations that drive virus-cell membrane fusion. The lifetime of each state is an important component of potency for inhibitors that target them. We used the time-of-addition inhibitor assay and a novel analytical strategy to define the kinetics of pre-hairpin exposure (using T20) and co-receptor engagement (via. maraviroc), through a characteristic delay metric, across a variety of naturally occurring HIV Env isolates. Among 257 distinct HIV-1 envelope isolates we found a remarkable breadth of T20 and maraviroc delays ranging from as early as 30 seconds to as late as 60 minutes. The most extreme delays were observed among transmission-linked clade C isolates. We identified four single-residue determinants of late T20 and maraviroc delays that are associated with either receptor engagement or gp41 function. Comparison of these delays with T20 sensitivity suggest co-receptor engagement and fusogenic activity in gp41 act cooperatively but sequentially to drive entry. Our findings support current models of entry where co-receptor engagement drives gp41 eclipse and have strong implications for the design of entry inhibitors and antibodies that target transient entry states. Author Summary.The first step of HIV-1 infection is entry, where virus-cell membrane fusion is driven by the HIV-1 envelope glycoprotein through a series of conformational changes. Some of the most broadly active entry inhibitors work by binding conformations that exist only transiently during entry. The lifetimes of these states and the kinetics of entry are important elements of inhibitor activity for which little is known. We demonstrate a remarkable range of kinetics among 257 diverse HIV-1 isolates and find that this phenotype is highly flexible, with multiple single-residue determinants. Examination of the kinetics of two conformational landmarks shed light on novel kinetic features that offer new details about the role of co-receptor engagement and provide a framework to explain entry inhibitor synergy.

Autores: Grace Aldrovandi, N. Webb, N. H. Tobin, C. Sanchez, C. Sevareid

Última actualización: 2024-06-25 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.25.600587

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.25.600587.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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