A humán immundeficiencia vírus és egér leukémia vírus proteináz működési sajátságainak in vitro tanulmányozása
Dátum
Szerzők
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt
Doktori munkám során lehetőségem nyílt két komoly gyakorlati jelentőséggel bíró retrovírus, a HIV-1 illetve az MuLV proteolitikus enzimének tanulmányozására. A HIV-1 proteinázzal történő vizsgálataimban az AIDS terápiában alkalmazott proteináz gátlószerekkel szemben kifejlődő rezisztencia jelenségét helyeztük a középpontba, és ezt tanulmányoztuk a különböző HIV-1 proteináz illetve Gag hasítási hely mutációk szempontjából. Az általánosan elfogadott elképzelés szerint az aktív centrumot érintő mutációk lerontják, az enzim egyéb régióiban lokalizálódó másodlagos mutációk viszont javítják a proteináz katalitikus hatékonyságát. Eredményeink ezzel részben egybehangzónak (V82S, V82A és L90M), de több esetben ellentmondónak mutatkoztak (I84V és M46L). Elvégeztük a két legnagyobb szekvencia-variabilitással jellemezhető és egyben legkisebb hatékonysággal processzálódó Gag hasítási hely (NC/p1 és p1/p6) eredeti illetve mutáns változatainak a vad típusú és mutáns enzimekkel történő átfogó vizsgálatát. Eredményeinkkel alátámasztottuk, hogy e két Gag hasítási szekvenciában a proteináz inhibitor kezelés hatására megjelenő változások kompenzációs mutációk, melyek ellensúlyozva az enzimaktivitás csökkenésével járó proteináz mutációkat hozzájárulhatnak a gyógyszerrezisztencia kialakulásához. Ugyanakkor kimutattuk, hogy a természetes szekvencia-polimorfizmus nem befolyásolja számottevő mértékben a két hasítási hely processzálhatóságát. A különböző szubsztrátok hasíthatósága kapcsán tapasztalt változások alapján az enzim és szubsztrát között kialakított van der Waals kölcsönhatások maximalizálása tekinthető a specificitás fő meghatározójának, a hasonló hatás kulcsfontosságú lehet az inhibitor-hatékonyságban is. A gyakorlati jelentősége ellenére (génterápiás felhasználás, HIV-1 proteináz elleni gyógyszerfejlesztés) is csak kevéssé ismert MuLV proteinázzal kapcsolatos vizsgálatainkhoz sikerült pMalc2 rendszerben klónoznunk és expresszáltatnunk a fehérjét. Kidolgoztunk egy három lépésből álló eljárást az enzim tisztítására, melynek alacsony hatékonyságán az eredeti konstrukció módosításával és egy újabb tisztítási stratégia kifejlesztésével tudtunk javítani. Az ennek kapcsán végzett kísérleteink által lehetőségünk nyílt a baktériumsejtben történő expresszió során bekövetkező fehérjedegradációs jelenség tanulmányozására is. A tisztított rekombináns enzimet a vírusból izolált formával öszehasonlítva a két enzim viselkedése hasonlónak bizonyult. A rekombináns MuLV-PR működésének a HIV-1 proteinázzal történő részletes összehasonlító vizsgálata során több szinten is rámutattunk azok eltérő sajátságaira. Spektroszkópiás mérés alkalmazásával a két enzim eltérő pH függését tapasztaltuk. A specificitásbeli különbségeket a megfelelő virális hasítási helyeket reprezentáló oligopeptid szubsztrátok mellett különböző hosszúságú MuLV Gag fehérjék szubsztrátként történő alkalmazása során is megfigyeltük. Ezek alapján az MuLV proteináz szélesebb szubsztrátspecificitású viszont szűkebb katalitikus tartománnyal jellemezhető enzimnek bizonyult a HIV-1 proteinázhoz képest. Eredményeink értékelése kapcsán rámutattunk az oligopeptid, fehérje és sejtszintű kísérletekben tapasztalható különbségekre is. Végezetül egy gátlási profilozásra kifejlesztett fluoreszcens módszer segítségével összehasonlítottuk a két enzim klinikai használatba került és más PR inhibitorokkal való gátolhatóságát is, melynek kapcsán az MuLV proteináz HIV-1 PR-hoz képest alacsonyabb érzékenységét figyelhettük meg az AIDS terápiában alkalmzott inhibitorokkal szemben.