Science新文章揭示艾滋病毒感染機制
日期：2012-10-29 07:42:46
利用超分辨率顯微鏡，研究人員證實在攻擊宿主細胞前HIV-1病毒包膜蛋白（envelope protein）會聚集在一起。這對于成功地感染到底有多么重要呢？
你被欺騙了：一個HIV顆粒的外表并不像科學家們和藝術家們長期以來描繪的那樣像一個長刺的Koosh球。盡管病毒包膜有超過100個糖蛋白刺突的空間，在它的表面實際上只保留了大約10個蛋白。科學家們推測這可能是對免疫系統的一種防御——越少的表面蛋白意味著免疫系統細胞越少有地方結合識別病毒。
但一直以來科學家們對于HIV感染之前及其過程中這些少量蛋白的分布及排列并不清楚。現在多虧有了高分辨率顯微鏡，研究人員確定了為發動攻擊HIV-1糖蛋白如何聚集到一起武裝病毒的機制。
海德堡大學的病毒學家Hans-Georg Kräusslich和馬克思普朗克生物物理化學研究所的物理學家Stefan Hell聯手調查了這些不同尋常的蛋白圍繞病毒包膜的分布。傳統的光學顯微鏡只能解析一半可見光波長，大約500-600nm的距離，因此任何小于250nm大小的東西都無法與附近的分子區別開來。由于HIV-1病毒粒子直徑只有140nm，研究人員采用傳統的光學顯微鏡不能確定單個蛋白在病毒包膜上的位置。
在新研究中，兩位科學家采用了一項稱作受激發射損耗（STED）顯微鏡的超分辨率顯微鏡技術檢測了未成熟及成熟的HIV-1顆粒。研究人員發現未成熟顆粒的糖蛋白分散在病毒包膜上。然而在成熟病毒上，病毒內一個蛋白質裂解過程重排了內部的蛋白質格局，隨后改變了病毒的外表面，使得糖蛋白聚集形成病毒表面一個斑塊（patch）。這樣的蛋白質斑塊附著到宿主細胞的受體上，從而使得病毒能夠停靠進入并感染細胞。
研究人員發現這種糖蛋白聚集是病毒高效停靠及隨后感染的必要條件。無法使得表面蛋白聚集的病毒則不善于感染宿主細胞。
Kräusslich說：“我們并不是說這一過程是感染中最重要的步驟，但它有助于了以更好的方式了解病毒的附著和融合過程，據此來干擾它。”
Kräusslich和Hell計劃繼續利用STED顯微鏡來觀察招募至宿主細胞上HIV病毒停靠位點的其他分子。“現在我們能夠以這種分辨率觀察單個事件，我們還想鑒別其他的因子以及它們的特征，”Kräusslich說。
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