Services Information for About Us Contact Us
Volume 57, Number 6, 2005
ความก้าวหน้าทางการวิจัยด้านไวรัสวิทยาของ HIV
ประเสริฐ เอื้อวรากุล, พ.บ.,สิรวัฒน์ ศรีฉัตราภิมุข, วท.บ.
ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล. มหาวิทยาลัยมหิดล กทม. 10700.ประเทศไทย
Download:

Keywords: HIV
Page: 218 - 219


ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา ในด้านไวรัสวิทยาพื้นฐานของ HIV ได้มีการค้นพบในเรื่องของโปรตีนภายใน host cell ที่มีผลต่อการแบ่งตัวของเชื้อ จำนวนมาก ทั้งโปรตีนที่จำเป็นสำหรับเชื้อและโปรตีนที่มีฤทธิ์ต่อต้านเชื้อ การศึกษาเหล่านี้ช่วยทำให้เราเข้าใจรายละเอียดต่าง ๆ เกี่ยวกับการแบ่งตัวของ HIV ได้ดีขึ้น และเป็นที่คาดหวังว่าความรู้ความเข้าใจในเรื่องดังกล่าว จะนำไปสู่การพัฒนายาและวิธีการรักษาใหม่ ๆ ที่มุ่งเป้าไปขัดขวางกลไกเหล่านี้และเสริมกลไกต่อต้านเชื้อของ host ต่อไป

HIV มี genome ขนาดค่อนข้างเล็ก จึงสร้างโปรตีนขึ้นมาได้จำนวนไม่มากนัก ต้องอาศัยโปรตีนของ host cell ในหลาย ๆ ขั้นตอนในวงจรชีวิต ในขณะเดียวกัน HIV ก็ยังต้องพบกับโปรตีนของ host cell ที่มีฤทธิ์ต่อต้านเชื้ออีกด้วย โปรตีนของ host cell ทั้ง 2 กลุ่มนี้เป็นสิ่งที่กำหนดความสามารถในการติดเชื้อใน cell ชนิดนั้น ๆ ในบทความนี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะโปรตีนที่มีผลยับยั้งการแบ่งตัวของ HIV เท่านั้น

Host cell สร้างโปรตีนบางชนิดขึ้นมาภายใน cell เพื่อทำหน้าที่ต่อต้านไวรัสโดยเฉพาะ โปรตีนเหล่านี้ถูกสร้างอยู่ตลอดเวลา (constitutive expression) ทำให้ cell มีความต้านทานต่อการติดเชื้อโดยธรรมชาติโดยไม่ต้องอาศัยสัญญาณกระตุ้นจาก cell หรือสารอื่น และทำให้สามารถเห็นผลของโปรตีนเหล่านี้ในการติดเชื้อใน cell เพาะเลี้ยงได้ด้วย กลไกต่อต้านเหล่านี้มีประสิทธิภาพไม่แพ้การตอบสนองในระบบภูมิคุ้มกัน และออกฤทธิ์ที่หลายขั้นตอนในวงจรชีวิตของไวรัส ตั้งแต่ การเข้าไปใน host cell, การเกิด uncoating, การเกิด reverse transcription เรื่อยไปจนกระทั่งถึง การผลิต progeny virus ออกมา ในที่นี้จะกล่าวถึงโปรตีน 2 ชนิด ที่ยับยั้งการแบ่งตัวของ HIV ในช่วงต้นของวงจรชีวิตหลังจากเข้าไปภายใน host cell (early post-entry steps) ซึ่งปัจจุบันทราบรายละเอียดค่อนข้างมาก คือ APOBEC3G/3F และ TRIM5?

APOBEC3G/3F
APOBEC3G และ APOBEC3F (Apolipoprotein B mRNA-editing catalytic peptide-like 3G/3F) เป็นโปรตีนใน family ของ cytidine deaminase เอนไซม์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลง base ในสาย RNA หรือ DNA จาก C (cytidine หรือ deoxycytidine) ไปเป็น U (uridine หรือ deoxyuridine) เอนไซม์ ที่เป็น prototype ของ family นี้คือ APOBEC1 ซึ่ง edit mRNA ของ apolipoprotein B จาก CAA ไปเป็น UAA ซึ่งเป็น stop codon ดังนั้น apolipoprotein B isoform ที่ผลิตจาก mRNA นี้ (apoB 48) จะยาวเพียง 2,152 amino acid เทียบกับ 4,563 amino acid ของ isoform ที่ผลิตจาก mRNA ดั้งเดิม (apoB 100)
����������กลไกในการต่อต้าน HIV นั้นเกิดจากการที่ APOBEC3G/3F ถูกรวมเข้าไปใน progeny virus ด้วยในขณะที่เกิด assembly APOBEC3G/3F จะออกฤทธิ์เมื่อไวรัสเหล่านี้ติดเชื้อใน host cell ใหม่ โดย edit DNA สายเดี่ยวที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นในขั้นตอน reverse transcription สาย DNA ที่ถูก edit ในหลาย ๆ ตำแหน่งนี้ จะถูกทำลายโดยกลไกของ host cell (ซึ่งปกติจะคอยกำจัดสาย DNA ที่มี U ปะปนอยู่ เพื่อลดอัตราการเกิด mutation ภายใน host cell genome เอง) viral DNA ที่หลุดรอดกลไกนี้มาได้ ก็จะ integrate เข้าสู่ host cell genome ต่อไป แต่จะมี mutation ปริมาณมากจนไม่สามารถอยู่รอดได้ต่อไป ความแตกต่างของ APOBEC3G และ APOBEC3F อยู่ที่ตำแหน่งที่เกิด การ edit ซึ่งต่างกันเล็กน้อย
����������จะเห็นว่ากลไกการทำงานของ APOBEC3G/3F นี้เริ่มใน cell ที่ผลิตไวรัส (producer cell) แต่เห็นผลใน cell ที่เป็นเป้าหมายในการติดเชื้อรอบถัดไป (target cell) เชื่อกันว่าเหตุที่ APOBEC3G/3F ไม่ทำงานตั้งแต่การติดเชื้อรอบแรก เนื่องจาก APOBEC3G/3F รวมอยู่กับ RNA เป็น complex ขนาดใหญ่ที่ไม่ออกฤทธิ์ แต่สามารถถูกรวมเข้าไปใน progeny virus และทำงานในรอบถัดไปของการติดเชื้อได้ กลไกการความคุมการทำงานของ APOBEC3G/3F ในเรื่องนี้ยังไม่เป็นที่ทราบกันดี
����������HIV พัฒนากลไกในการหลบหลีกการทำงานของ APOBEC3G/3F โดยสร้างโปรตีน Vif ขึ้นมา Vif จะป้องกันไม่ให้ APOBEC3G/3F ถูกรวมเข้าไปใน progeny virus โดยเร่งการทำลาย APOBEC3G/3F ผ่านทาง ubiquitin-proteasome pathway ของ host, ยับยั้งการสังเคราะห์ APOBEC3G/3F, และอาจรวมถึงป้องกันการรวมเข้าไปใน progeny virus โดยตรง ไวรัสจึงสามารถแบ่งตัวต่อไปได้
����������ผลของ Vif ต่อ APOBEC3G/3F นั้นค่อนข้างจำเพาะต่อ host species กล่าวคือ Vif ของ HIV-1 สามารถป้องกันไวรัสจาก APOBEC3G/3F ของมนุษย์และลิงชิมแปนซีเท่านั้น ไม่สามารถป้องกัน APOBEC3G/3F ของลิงชนิดอื่น ๆ เช่น African green monkey ได้ เช่นเดียวกัน Vif ของ SIVagm (ญาติของ HIV ที่ติดเชื้อใน African green monkey) สามารถป้องกันไวรัสจาก APOBEC3G/3F ของ African green monkey แต่ไม่ใช่ APOBEC3G/3F ของมนุษย์ ����������APOBEC3G/3F อาจยับยั้งการแบ่งตัวของ HIV ด้วยกลไกอื่น ๆ อีก นอกเหนือจากการ deaminate HIV DNA และอาจยับยั้งไวรัสชนิดอื่น ๆ ได้ด้วย เช่น ไวรัสก่อโรคตับอักเสบ บี (HBV) แต่ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

TRIM5?

TRIM5? เป็นโปรตีนใน family ของ Tripartite motif containing protein (TRIM) หน้าที่ของโปรตีนกลุ่มนี้ยังไม่ทราบชัด โปรตีนบางตัวใน family นี้ มีความสำคัญในกระบวนการพัฒนาการของ embryo, บางชนิดเมื่อเกิดเป็น fusion protein แล้วจะมีความสามารถในการก่อมะเร็งได้ เช่น โปรตีน PML ที่เมื่อ fuse กับ RAR? (retinoic acid receptor) สัมพันธ์กับการเกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด Promyelocytic leukemia สมาชิกใน family นี้ พบมากถึง 37 ชนิดในมนุษย์ และเชื่อกันว่า สมาชิกอื่น ๆ ใน family นี้อาจมีฤทธิ์ในการยับยั้งการแบ่งตัวของ HIV หรือ retrovirus อื่น ๆ ได้
����������กลไกในการต่อต้าน HIV นั้น ยังไม่ทราบรายละเอียดมากนัก TRIM5? ทำงานใน cell ที่ติดเชื้อนั้น ๆ ซึ่งต่างจาก APOBEC3G/3F โดยยับยั้ง early post-entry steps ซึ่งอาจเป็น uncoating หรือ reverse transcription โดยเป้าหมายอยู่ที่โปรตีน capsid ซึ่งเป็นโปรตีนที่ห่อหุ้ม genome ของ HIV ไวรัสลูกผสมที่ถูกสร้างให้มี capsid ของไวรัสที่ TRIM5? ยับยั้งได้ก็จะไม่สามารถติดเชื้อใน cell ที่สร้าง TRIM5? เช่นเดียวกับไวรัสที่เป็นต้นกำเนิดของ capsid นั้น ผลการยับยั้งของ TRIM5? ขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อด้วย พบว่าหากปริมาณเชื้อมาก ผลการยับยั้งจะถูกเอาชนะไป
����������HIV ก็พัฒนากลไกหลบหลีกการทำงานของ TRIM5? เช่นเดียวกัน โดยการใช้โปรตีน capsid ที่ไม่ไวต่อ TRIM5? ของมนุษย์ แต่จะพบว่าโปรตีน capsid ของ HIV จะไวต่อ TRIM5? ของลิงหลายชนิดเช่น African green monkey, rhesus macaque (เช่นเดียวกัน โปรตีน capsid ของ SIV ที่ติดเชื้อใน African green monkey และ rhesus macaque ก็จะไม่ไวต่อ TRIM5? ของลิงที่เป็น host ของเชื้อนั้น ๆ) บางการศึกษาระบุว่า โปรตีน capsid ของ HIV อาจหลบหลีก TRIM5? ด้วยการจับกับโปรตีนของ host cell ชนิดหนึ่งเพื่อบังตำแหน่งจับของ TRIM5?
����������TRIM5? มีความหลากหลายค่อนข้างมาก ซึ่งเชื่อว่าอาจมีความสามารถในการยับยั้ง HIV ได้ไม่เท่ากัน และอาจทำให้การดำเนินโรคในผู้ติดเชื้อ HIV แตกต่างกันด้วย

จะเห็นว่า host cell ได้พัฒนาระบบป้องกันการติดเชื้อ HIV ขึ้น ในขณะเดียวกัน ไวรัสก็พัฒนากลไกหลบหลีกหรือเจาะทำลายระบบดังกล่าว เพื่อให้สามารถอยู่รอดใน host ได้ ถึงแม้ว่าระบบของ APOBEC3G/3F และ TRIM5? ดูเหมือนจะล้มเหลวในการป้องกันการติดเชื้อ แต่ก็อาจมีผลต่อ HIV อยู่บ้างเหมือนกัน เชื่อว่าผลของ APOBEC3G/3F ทำให้ HIV genome มีปริมาณ T ในสายลบ (A ในสายบวก) มากผิดปกติ และเชื่อว่าทั้ง 2 ระบบนี้ช่วยลดอัตราการกระโดดข้าม species ของ SIV จากลิงมาสู่คน (ดังที่เป็นสาเหตุของการเกิด HIV-1 และ HIV-2 มาแล้ว) ความเข้าใจในรายละเอียดของความสัมพันธ์ระหว่าง host และไวรัสเหล่านี้จะช่วยให้เราสามารถคิดค้นวิธีการใหม่ ๆ เพื่อใช้รักษาผู้ติดเชื้อ HIV ต่อไป

References
1. Bieniasz PD. Intrinsic immunity: a front-line defense against viral attack. Nat Immunol 2004;5:1109-15.
2. Goff SP. Retrovirus restriction factors. Mol Cell 2004;16:849-59.

Print this page

 
Copyright © 2005-2008 Siriraj Medical Journal