HIV：病毒衣殼結構被解碼

日期：2013-06-04 09:20:27

這種病原體——人類免疫缺陷病毒的外殼護著病毒，直到其在體細胞展開破壞性的影響。研究人員現在已經將這個外包殼的結構完全解碼 – 這會對新藥的發展有很大的幫助。

這種微小不點有一個可怕的效應：它們一旦進入身體，便登上特殊的免疫細胞，并使之只產生(病毒)自己的新副本。人體的免疫系統開始散架了，隨著時間的推移，艾滋病免疫缺陷的病逐漸顯現。

各種藥物雖或可以減緩HIV病毒的發展。但是，由于病原體始終能夠做到經突變使對藥物的不敏感，新的藥物便成為急需。

著手點之一就是該病毒的外層，所謂的衣殼。它是位于病原體外包圍殼下方的遺傳物質的那部分。只有當病毒進入細胞，才打開此衣殼，現在暴露的病毒基因組便可進入細胞的遺傳物質中。在這個過程中，各個時間都必須是確定的 – 而這里將有可能阻斷病毒。

一組美國研究人員現在已經解碼了衣殼的結構。在專業雜志《自然》"Nature"上發表了他們的工作報告，除此之外，使用在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的千萬億次超級計算機“藍水”是必要的。“現在我們知道了衣殼的確切化學結構，這樣現在就可以開發藥物來攻擊它，以前它只有通過試驗-錯誤-原則，”參與這項研究的研究人員克勞斯·舒爾滕Klaus Schulten說。這個現已被解碼了的結構，可使人搜索到能夠進行的攻擊點 – 開孔或其他的凹凸不平的表面，而使分子進入，讓其衣殼裂開或者根本無法打開。將病毒基因組關閉。

研究人員經多年的工作，就衣殼的結構完全顯示。可問題是：一方面，有可能將形成衣殼的蛋白質(CA)以晶體的形式培養出來，以使得它的三維結構可以在原子水平上得以闡明- 但一個整體的衣殼卻無法結晶。另一方面，衣殼可以通過電子顯微鏡觀察 - 但分辨能力很差。

在電子顯微鏡下的小星星

科學家們開發了一種程序，原則上由這些已記錄 – 及其更多 – 綜合到一起。用“藍水”幫助來塑造衣殼。這是必要的，用以模擬6千4百萬單個原子，只有超級計算機才有可能。這些原子的95％屬于水分子和于其中溶解的離子，衣殼的此類圍繞在一個細胞的周圍，克勞斯·舒爾滕Klaus Schulten所述如是。衣殼近1300個蛋白質組成含有約3百萬個原子。

衣殼蛋白大多是六聚體- 在電子顯微鏡下，這些看起來像六角星。然而，在在衣殼的一些地方，也有五角星的五聚體。它們是必要的，這樣才可能使衣殼封閉。如果你只有六聚體，形成只能是長的細管。

當然，并非每衣殼都有完全相同的結構，而是形狀各異。Schulten舒爾滕說：“我們發表了兩種典型的衣殼結構，”。模型由216個六聚體，另一個是186個 – 兩個都包含正好整整12五聚體。是，五聚體的這個數字是必須的，這還需要通過近300年的數學家萊昂哈德·歐拉Leonhard Euler公式推導幫助，舒爾滕說Schulten。