Beginilah cara HIV memutuskan untuk menjadi aktif
Para peneliti telah menemukan mekanisme molekuler yang mendasari keputusan HIV untuk tetap dalam keadaan aktif atau tidak aktif. Ini dapat mengarah pada terapi baru yang bekerja dengan menjaga virus dalam keadaan tidak aktif secara permanen.
Studi yang dipimpin oleh tim dari Gladstone Institutes di San Francisco, CA, ini dimuat dalam makalah yang sekarang diterbitkan di jurnal tersebut. Sel.
Penemuan ini juga dapat menjelaskan keputusan takdir sel yang terjadi di tempat lain dalam biologi - seperti bagaimana sel punca memutuskan apakah akan tetap sebagai sel punca atau berdiferensiasi menjadi sel-sel khusus, termasuk sel otak atau jantung, saat mereka membelah.
Penulis studi senior Prof. Leor S. Weinberger, direktur Pusat Sirkuit Sel di Gladstone Institutes, menyamakan proses tersebut dengan cara kita "melindungi nilai taruhan" saat kita membuat keputusan tentang investasi keuangan.
Untuk "melindungi dari volatilitas di pasar," kita dapat memilih untuk menempatkan sejumlah dana pada saham berisiko tinggi dengan potensi imbal hasil tinggi dan sisanya dalam opsi berisiko rendah dengan imbal hasil rendah.
“Demikian pula,” dia menjelaskan, “HIV menutupi basisnya di lingkungan yang tidak stabil dengan menghasilkan infeksi aktif dan tidak aktif.”
Reservoir laten HIV
Setelah masuk ke dalam tubuh manusia, HIV memasukkan materi genetiknya ke dalam DNA sel kekebalan “inang”. Melakukan hal ini memungkinkan HIV untuk memaksa mesin sel membuat salinan virus.
Namun, beberapa sel kekebalan yang terinfeksi HIV menjadi tidak aktif, atau laten, dan tidak akan membuat virus baru. HIV dapat bersembunyi di “reservoir laten” ini untuk waktu yang lama.
Perawatan HIV saat ini sangat efektif untuk mengurangi jumlah virus aktif di dalam tubuh. Namun, mereka tidak begitu baik dalam menangani HIV yang tidak aktif, yang dapat aktif kembali segera setelah pengobatan dihentikan. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa kita belum bisa menyembuhkan HIV.
Dalam penelitian sebelumnya, Prof. Weinberger dan rekannya menunjukkan bahwa latensi HIV “bukanlah kecelakaan” tetapi “taktik bertahan hidup” yang disengaja.
Taktik ini “menguntungkan secara evolusioner bagi virus” karena di tempat di mana HIV pertama kali memasuki tubuh, tidak ada banyak sel kekebalan yang dapat diserang, dan jika ia membunuh mereka semua dengan aktif sepenuhnya, tidak akan ada lagi yang tersisa untuk diserang. melanjutkan infeksi.
HIV mengeksploitasi 'gangguan ekspresi gen'
Dengan menempatkan beberapa sel yang diserang ke dalam keadaan laten, HIV memastikan bahwa aktivasi dapat menunggu sampai sel-sel tersebut dibawa ke jaringan di mana terdapat lebih banyak sel target, dengan demikian memastikan peluang yang lebih tinggi untuk bertahan hidup dan infeksi yang berkelanjutan.
Tim menemukan bahwa HIV mampu menghasilkan keadaan aktif atau tidak aktif dengan memanfaatkan fenomena normal di dalam sel yang disebut "fluktuasi acak dalam ekspresi gen."
Karena fluktuasi acak dalam ekspresi gen, yang oleh para ilmuwan juga disebut "kebisingan", dua sel dengan susunan genetik yang persis sama dapat menghasilkan jumlah protein yang sama berbeda. Perbedaannya bisa cukup untuk memengaruhi "fungsi dan nasib" sel.
HIV mengekspresikan gennya di dalam sel inang menggunakan mekanisme yang disebut “penyambungan alternatif,” yang memungkinkannya untuk mengiris materi genetiknya dan merangkainya dalam berbagai pengaturan.
Penyambungan gen yang tidak efisien
Dalam penelitian mereka, para peneliti mengamati sel individu yang terinfeksi HIV. Mereka menemukan bahwa virus menggunakan jenis sambungan untuk mengontrol gangguan acak guna menentukan nasib sel inang - apakah akan aktif atau tidak aktif.
“Kami menemukan,” kata rekan penulis studi pertama Dr. Maike Hansen, seorang peneliti dalam kelompok Prof. Weinberger, “bahwa HIV menggunakan bentuk sambungan yang tidak efisien untuk mengontrol kebisingan.”
“Anehnya, jika bekerja secara efisien,” lanjutnya, “mekanisme ini akan menghasilkan virus yang jauh lebih aktif. Tetapi, dengan tampaknya membuang-buang energi melalui proses yang tidak efisien, HIV sebenarnya dapat lebih mengontrol keputusannya untuk tetap aktif. ”
Dengan bantuan alat pemodelan, genetika, dan pencitraan, tim dapat mengidentifikasi, untuk pertama kalinya, tahap dalam siklus hidup HIV di mana penyambungan terjadi.
Mereka menemukan bahwa penyambungan yang tidak efisien terjadi bukan selama transkripsi - seperti yang diperkirakan sebelumnya - tetapi setelahnya.
Transkripsi adalah proses di mana instruksi yang disimpan dalam DNA disalin ke dalam RNA untuk memberi tahu mesin sel apa yang harus dilakukan atau protein mana yang harus dibuat.
Tim menyimpulkan bahwa memiliki proses penyambungan yang tidak efisien sangat penting untuk kelangsungan hidup virus, dan meningkatkan efisiensinya dapat menjadi cara untuk mengalahkannya dengan menjaganya tetap dalam keadaan laten.
“Sirkuit penyambungan dapat memberi kita kesempatan untuk secara terapeutik menyerang virus dengan cara yang berbeda.”
Prof. Leor S. Weinberger
