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。
科學家們估計尤其是在五聚體的環境中會有漏洞,當可對衣殼行攻擊之勢。這種衣殼作為藥物靶也顯示了一個在自然界中有趣的性質:猴子能抵御HIV是因為其之免疫系統能破壞衣殼。
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