《科学》:新研究揭示艾滋病病毒衣壳

2020-10-09 13:54   来源: 互联网    阅读次数:3817

科学"杂志今天发表了一篇关于艾滋病毒研究的重要论文。弗吉尼亚大学(UniversityofVirginia)和犹他州大学(Universityof犹他)的科学家合作建立了一个无细胞系统,首次允许艾滋病毒在体外进行逆转录和整合。通过这个去细胞系统,科学家们能够更好地研究对艾滋病毒感染至关重要的两个步骤。他们还发现,病毒的衣壳(Capsid)在这两个步骤中都发挥了新的作用。


作为一种逆转录病毒,HIV可以将其病毒RNA基因组逆转为双链dna,并将其整合到受感染细胞的基因组中。在过去的几十年中,科学家通过一系列的结构、生化和分子病毒学分析,澄清了这些步骤所涉及的许多酶反应。然而,由于这些病毒粒子隐藏在细胞质和细胞核中,因此很难研究这些病毒粒子的作用机理。这就是为什么科学家们想要开发一个"无细胞"系统。






以前,有一些体外实验可以研究反转录或整合步骤,但这些实验一次只能观察一步。在这项研究中,设计和优化的系统可以持续地观察这两个步骤。


具体来说,他们用穿孔肽纯化了HIV-1病毒,并在病毒包膜上打了个洞。随后,他们添加了一些dNTPs,以促进反转录的发生。在实验中,科学家成功地观察到双链dna的积累.随后,科学家将细胞提取物加入到实验系统中,重新将病毒DNA整合到外源DNA中。测序结果证实病毒DNA的整合符合预期。


有趣的是,当确定哪些元素在病毒的反转录和整合中起着关键作用时,一个意想不到的结果出现在科学家面前--艾滋病病毒的衣壳。从结构上讲,衣壳是包裹在病毒遗传物质上的一层保护层。然而,本文发现衣壳在病毒感染过程中起着更为积极的作用。


通过基因或生化方法,研究人员发现,如果衣壳变得不稳定,病毒就无法通过反转录复制其遗传物质。这也是科学家首次直接证明衣壳是艾滋病毒感染的重要组成部分。


俗话说,眼见为实。为了了解衣壳在HIV感染过程中的作用,研究人员用冷冻电镜观察了大部分衣壳在反转录过程中保持完整。逆转录8到10小时后,研究人员仍然能够观察到一个大的、完整的衣壳结构,病毒的核酸从衣壳的网状结构中释放出来。这一时期正是逆转录产物积累到峰值并发生整合的时期。


该研究的作者之一温斯利·I·桑德奎斯特(WesleyI.Sundquist)教授说:"这与教科书中写的不同。"我们的数据显示,病毒衣壳在支持有效的反转录方面起着积极和不可或缺的作用。


研究人员指出,这项研究重塑了艾滋病病毒在无细胞系统中的转录和整合,并表明病毒的衣壳在其中起着重要作用。与先前的理解相反,它不仅保护病毒基因组,让病毒穿过细胞质,进入细胞核,靠近整合点,也是反转录过程的关键。


对于正在研究的用于衣壳蛋白的HIV药物,研究表明它们可能有效。建立这种无细胞系统也将有助于更详细地研究今后HIV感染的关键步骤,并找到一种新的方法来阻止艾滋病。




责任编辑:iiihyt
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