首次实现!科学家在试管中重现艾滋病感染初级阶段,或将助推阻断感染新药物研发

2020-10-13 前瞻网

艾滋病是一种危害性极大的传染病,由感染艾滋病病毒(HIV病毒)引起。这一病毒攻击人体免疫系统中最重要的CD4T淋巴细胞,使人体丧失免疫功能。

艾滋病目前尚无治愈方案,不过科学家并没有放弃对其的研究,近日,科学家们终于在试管中重现了艾滋病毒感染的初级阶段,向我们展示了感染过程,有助于加深人类对其致病过程的认识。

HIV病毒的冷冻电子显微镜(左)和分子模型(右)

从上图中可以看出,病毒拥有由几何瓦片组成的锥形外壳,称为衣壳,位于病毒中心,其中包含了遗传物质,也就是RNA。

研究表明,衣壳(病毒外壳)的作用比以前想象的要复杂。得益于电子显微镜技术的进步,该团队可以清楚地看见构成外壳的240种蛋白质。

在渗透到细胞之前,衣壳被一层微小分子包裹着;这个包裹层与宿主细胞融合,让衣壳进入细胞内,然后将RNA带到细胞核。在这个过程中,病毒的RNA会复制,一旦进入细胞核,它就会侵入宿主的DNA。

通过对这种复制过程的进一步观察,新的研究发现了衣壳本身在感染中起着关键作用,病毒必须满足特定的标准才能将其基因组与宿主细胞的基因组融合。

根据《自然》杂志2017年的一份报告,艾滋病毒衣壳上存在微小的孔,通常,当病毒颗粒漂浮在人类细胞的细胞质中时,它会拾取被称为脱氧核苷酸三磷酸的DNA细胞构成团块(cellular building block)。

由于衣壳内的一种特殊酶,当病毒颗粒到达宿主细胞核时,它使用这些团块来复制完整的DNA链。这就是病毒复制其遗传物质,然后插入宿主基因组的手段。

犹他大学(University of Utah)健康学院生物化学教授、本研究作者韦斯利·桑德奎斯特(Wesley Sundquist)表示,要实现这一手段,“衣壳必须在很大程度上保持完整,并且必须具有适当的稳定性或灵活性”。

为了验证,研究人员曾破坏了衣壳,随后发现感染过程就失败了。

这意味着衣壳必须结合得足够紧密,以保证在过程中不会散开,但是当衣壳进入细胞核时,为了释放其复制的DNA,其必须能够顺利打开。

这一过程完成后,病毒就开始了下一步罪恶的“行动”:整合,即将病毒DNA完全渗透到宿主基因组中。

当然,这项实验同样存在局限性。桑德奎斯特表示,尽管试管实验以极好的细节捕捉了艾滋病毒感染的各个方面,但它们无法重现过程中的每一步。

此外,实验还存在不确定性因素,例如,在实际感染中,衣壳必须移动到保存有DNA的细胞核,然后通过被称为核孔的入口滑动。桑德奎斯特指出,在这个过程中,可能有未知的因素改变了衣壳。

不过,这项成果的意义也同样重大,知道如何重现艾滋病毒感染的最初步骤“意味着我们有更多的工具来剖析复制的过程”。

桑德奎斯特在一份声明中还表示,除了基础研究,这一成果还可以帮助解释针对衣壳的实验药物是如何限制艾滋病毒复制的。

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