Новая стратегия поиска целей для вакцины против ВИЧ

На 56ой ежегодной конференции Биофизического общества, проходящей с 25 по 29 февраля в Сан-Диего (Калифорния, США) Karthik Shekhar, Arup Chakraborty (MIT), Bruce Walker (Ragon Institute) и Vincent Dahirel (Universite Pierre et Marie Curie) представили новую стратегию поиска целей для вакцины против вируса иммунодефицита человека.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT), Ragon Institute и Университета Пьера и Марии Кюри (Париж, Франция) использовали для поиска уязвимостей ВИЧ теорию случайных матриц (ТСМ). ТСМ применяется в физике, математике, экономике. ТСМ — это раздел математической статистики, применяющийся для изучения неупорядоченных и классических хаотических динамических систем.

ВИЧ обладает огромными способностями к мутациям, что и затрудняет выработку эффективного иммунного ответа организма. Вместе с тем способности к мутациям вируса не безграничны: известно, что для поддержания структурной целостности вируса, изменения некоторых групп аминокислот происходят «синхронно» связанно в двух или трех группах. Выделялись позитивные корреляции — группы «склонны» мутировать совместно, и негативные — группы изменяются раздельно. Участки с высокой негативной и низкой позитивной корреляцией должны являться консервативными участками генома вируса, то есть своего рода ахиллесовой пятой. Соответственно, белки, кодируемые консервативными участками генома вируса, являются потенциальными целями для вакцин.

В исследовании использовались данные секвентирования структурного гена Gag из Национальной лаборатории в Los Alamos. С одной стороны, в отношении изучаемого участка Gag собрано наибольшее количество данных о мутациях (в исследовании было обработано 1600 вариантов), а с другой стороны, имеются данные о том, что именно в отношении белков, кодируемых этим участком генома обнаруживается иммунный ответ у т.н. нон-прогрессоров («элитных контроллеров»).

Применив теорию случайных матриц, исследователи смогли выявить потенциально консервативные участки генома ВИЧ, а именно — участок, кодирующий белок p24, являющийся частью полипротеина-предшественника Gag/p55. Ученые считают, что множественные мутации этого белка фатальны для вируса.

p24, Vincent Dahirel, Universite Pierre et Marie Curie
Изображение: Vincent Dahirel, Universite Pierre et Marie Curie
Потенциальная цель для вакцин — «кусочек» капсида ВИЧ — гексамер (структура, состоящая из 6 одинаковых белков каждая) белка p24. Красным выделены мономерные структуры, зеленым — гексамеры p24.

Полученные данные ученые в ближайшее время планируют апробировать на животных моделях, будет продолжен поиск потенциальных целей для вакцины за пределами сектора 3 Gag с использованием теории случайных матриц.


  • «Vaccines for HIV: A new design strategy» 23.02.2012, physorg.com
  • V. Dahirel, K. Shekhar, F. Pereyra и др. «What stock analysis can teach us about fighting AIDS» презентация, BINF 704, 2011
  • Karthik Shekhar, Vincent Dahirel, Bruce D. Walker, Arup K. Chakraborty «Analysis of collective coevolution in HIV proteins suggests strategies for rational vaccine design» 114-Plat, 2/26/2012, San Diego, California, 56th Annual Meeting