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Science新文章揭示艾滋病毒感染機(jī)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(xì)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(xué)家們和藝術(shù)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(xué)家們推測這可能是對免疫系統(tǒng)的一種防御——越少的表面蛋白意味著免疫系統(tǒng)細(xì)胞越少有地方結(jié)合識別病毒。

 

但一直以來科學(xué)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(xiàn)在多虧有了高分辨率顯微鏡,研究人員確定了為發(fā)動攻擊HIV-1糖蛋白如何聚集到一起武裝病毒的機(jī)制。

 

海德堡大學(xué)的病毒學(xué)家Hans-Georg Kräusslich和馬克思普朗克生物物理化學(xué)研究所的物理學(xué)家Stefan Hell聯(lián)手調(diào)查了這些不同尋常的蛋白圍繞病毒包膜的分布。傳統(tǒng)的光學(xué)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(qū)別開來。由于HIV-1病毒粒子直徑只有140nm,研究人員采用傳統(tǒng)的光學(xué)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(xué)家采用了一項稱作受激發(fā)射損耗(STED)顯微鏡的超分辨率顯微鏡技術(shù)檢測了未成熟及成熟的HIV-1顆粒。研究人員發(fā)現(xiàn)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(nèi)一個蛋白質(zhì)裂解過程重排了內(nèi)部的蛋白質(zhì)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(zhì)斑塊附著到宿主細(xì)胞的受體上,從而使得病毒能夠停靠進(jìn)入并感染細(xì)胞。

 

研究人員發(fā)現(xiàn)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(xì)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(jù)此來干擾它。”

 

KräusslichHell計劃繼續(xù)利用STED顯微鏡來觀察招募至宿主細(xì)胞上HIV病毒停靠位點(diǎn)的其他分子。“現(xiàn)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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