Nature揭示HIV驚人發(fā)現(xiàn)

日期：2014-11-05 08:55:07

歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室(EMBL)的科學(xué)家以及來(lái)自海德堡大學(xué)的合作者們，獲得了第一個(gè)極高分辨率的不成熟HIV的結(jié)構(gòu)，并精確地描繪出了每個(gè)構(gòu)件位于病毒中的確切位置。這一發(fā)表在11月2日《自然》（Nature）雜志上的研究，揭示出不成熟HIV的構(gòu)件按照一種驚人的方式進(jìn)行排列。

該研究工作的領(lǐng)導(dǎo)者、歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的John Briggs說(shuō)：“這一結(jié)構(gòu)與我們預(yù)期的完全不同。我們猜想，像HIV和梅森-菲舍猴病毒(Mason-Pfizer monkey virus)一類的逆轉(zhuǎn)錄病毒會(huì)具有相似的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兝昧巳绱讼嗨频囊恍?gòu)件，但結(jié)果表明，它們的不成熟形式相互之間有著驚人的差別。在這一點(diǎn)上，我們真的不知道其原因。”

Briggs和同事們利用冷凍電子顯微鏡研究了包圍著病毒遺傳物質(zhì)的蛋白質(zhì)網(wǎng)格（protein lattice）。在感染我們免疫系統(tǒng)中的細(xì)胞后，HIV會(huì)復(fù)制生成更多的自身拷貝，每個(gè)拷貝都由病毒和細(xì)胞元件的混合物組裝成不成熟的病毒。病毒以這種形式離開細(xì)胞。構(gòu)成病毒的蛋白質(zhì)構(gòu)件隨后重排，變?yōu)榭梢愿腥酒渌?xì)胞的成熟病毒形式。

歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室在上世紀(jì)90年代獲得了不成熟HIV的第一個(gè)冷凍電子顯微鏡圖像，讓研究人員感到驚訝的是，正如過(guò)去猜測(cè)的一樣，病毒不具有規(guī)則的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。這意味著很難得到它的蛋白質(zhì)網(wǎng)格的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖像。二十年來(lái)，通過(guò)優(yōu)化顯微鏡下收集以及分析數(shù)據(jù)的方式，Briggs實(shí)驗(yàn)室的博士生Florian Schur現(xiàn)在獲得了前所未有的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

有了這一結(jié)構(gòu)在手，科學(xué)家們獲得了更深入探討的基礎(chǔ)。例如，他們可以利用它來(lái)決定應(yīng)該將重點(diǎn)放于何處來(lái)獲得探究潛在藥物靶點(diǎn)所需的更多的細(xì)節(jié)。它還能夠讓研究人員了解突變有可能如何影響病毒的組裝。此外，這些技術(shù)本身也可以應(yīng)用于解決各種問(wèn)題。

Schur說(shuō)：“這種方法提供了如此多的可能性。你可以從全新的細(xì)節(jié)層次觀察其他的病毒，當(dāng)然還有一些細(xì)胞內(nèi)的復(fù)合物和蛋白質(zhì)。”

在未來(lái)，歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們將利用這種方法來(lái)觀測(cè)其他的病毒以及在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)的囊泡。他們希望可以進(jìn)一步推進(jìn)這些技術(shù)，使得他們能夠觀察現(xiàn)在無(wú)法觸及，但他們懷疑在HIV的成熟中發(fā)揮了重要作用的病毒蛋白質(zhì)的其他組成部分。

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們還想了解已知抑制病毒組裝和成熟的藥物實(shí)際上是如何起作用的，”Briggs說(shuō)。