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艾滋病病毒衣殼蛋白復合結構圖像為抗HIV藥物提供新思路

發(fā)布日期： 2021-11-23 11:08:04 來源：科技日報

英國電子生物成像中心(eBIC)使用電子斷層掃描和亞像素斷層圖平均化的新技術，確定了艾滋病病毒(HIV)衣殼蛋白、以及其與宿主細胞因子相互作用的復合結構圖像，分辨率約5.4埃。研究人員還建立了整個HIV衣殼蛋白的原子模型，或為開發(fā)以衣殼蛋白為靶向的抗HIV藥物提供新思路。研究論文11月19日發(fā)表在《科學進展》雜志上。

這一重大突破的論文主要作者、牛津大學陶妮(音譯)博士解釋說，HIV是一種逆轉錄病毒，其RNA基因組被封裝在一個圓錐形的衣殼內。在感染過程中，HIV以Gag多蛋白的未成熟病毒粒子組裝并出芽，經(jīng)歷蛋白水解和構象變化的過程，由未成熟的球形轉變?yōu)槌墒斓膱A錐形衣殼。在HIV-1復制的早期階段，衣殼扮演著多種重要的角色，包括保護基因組免受細胞先天性免疫反應的影響，促進逆轉錄，以及調節(jié)細胞內轉運和進入細胞核。其中許多功能受到衣殼與宿主細胞因子和小分子相互作用的影響。

然而，由于HIV-1衣殼的亞穩(wěn)態(tài)特性，分離出適合于高分辨率結構分析的完整天然衣殼的數(shù)量和濃度，一直具有挑戰(zhàn)性。為了解決這個問題，研究團隊設計了一種新方法，即在HIV病毒樣顆粒的膜上加一種成孔毒素，這避免了與病毒體裂解和核心分離相關的創(chuàng)傷，但也使衣殼接觸到外部細胞因子和小分子。

在建立了實驗方法后，研究人員研究了真實的HIV衣殼與細胞因子親環(huán)素A(CypA)和小分子輔因子六磷酸肌醇(IP6)之間的相互作用。然后，研究團隊對這些樣本進行了電子斷層掃描和亞斷層掃描圖平均化。

利用這項新技術，該團隊分別揭示了HIV衣殼的結構，以及它與CypA和IP6的復合物的結構。這些結構證實了成熟HIV衣殼中的雙IP6結合位點，并為IP6和CypA在調節(jié)HIV衣殼穩(wěn)定性中的作用提供了新的思路。

領導該研究的eBIC主任、牛津大學結構生物學教授張培軍總結道，他們利用電子斷層掃描獲得的信息，建立整個HIV衣殼的原子學模型，這可以作為開發(fā)衣殼靶向抗艾藥物的“藍圖”。包膜病毒膜的穿孔也為研究其他病毒系統(tǒng)的宿主—病毒相互作用提供了一種新方法。

總編輯圈點

可以把衣殼蛋白理解為病毒的“隱形斗篷”，它能隱藏病毒的信息，保護病毒內部的遺傳物質。科研人員對HIV病毒的衣殼蛋白進行了長時間研究，發(fā)現(xiàn)它還在病毒感染過程中發(fā)揮了重要作用。藥物公司也將衣殼蛋白作為靶點研究艾滋病藥物。此前，科研人員繪制過衣殼蛋白的結構圖，但這一次，研究者用新方法分離出完整天然衣殼，并用新技術得出了分辨率更高的復合結構圖像。更多的細節(jié)，能在轉錄和翻譯方面幫助人類找到更適合的阻止和抗擊病毒的辦法。(科技日報實習記者張佳欣)