Nature：HIV是如何进入细胞中心并引发感染的?

新南威尔士大学悉尼分校的医学科学家们破解了一个长期困扰研究人员的谜团。新南威尔士大学悉尼分校的医学科学家们破解了一个长期困扰研究人员的谜团。

　　

新南威尔士大学医学研究员David Jacques博士研究小组发现了人类免疫缺陷病毒(HIV)是如何破坏细胞核而引起感染的，这一发现的意义超出了HIV生物学的范畴。

为了感染细胞，艾滋病毒必须进入目标细胞，并进入细胞中心的细胞核，在那里，它的遗传密码可以产生足够的拷贝来感染其他细胞。

为了安全地完成这一任务，病毒建立了一个保护性的蛋白质外壳——衣壳，来保护自己免受宿主的免疫防御系统的破坏。到目前为止，整个衣壳是如何穿过嵌入核膜的孔进入细胞核的，这仍然是一个谜。

发表在《自然》杂志上的这项研究揭示了HIV衣壳是如何进入核孔屏障通道的。

受限制的通道

Jacques博士说:“核孔复合物是由蛋白质组合而成的。当小分子通过核孔复合物进出细胞核时，大体积货物的运输受到限制。较大的蛋白质需要与核转运蛋白(伴侣蛋白)结合，后者携带它们通过多层分子门。”

Jacques博士的研究小组发现，尽管HIV衣壳比穿过屏障层的分子大1000倍，但它可以在没有伴侣的情况下进入核运输通道。

伴侣蛋白——也被称为“karyopherins”，与核孔复合物中间的蛋白质结合，使它们能够携带有效载荷进入分子门的每一个连续层。没有伴侣的大体积结构被排除在这个入口之外，因为它们无法与核孔中的看门蛋白连接。

“秘密握手”

然而，HIV衣壳已经进化到与屏障蛋白以与宿主伴侣蛋白相同的方式相互作用。

“该领域的一个理论是，艾滋病毒劫持宿主伴侣进入细胞核。但我们的研究结果表明，艾滋病毒不需要伴侣，因为它是自己的伴侣。这就好像病毒衣壳已经学会了秘密握手，通过模仿伴侣来进入限制区域。”

“人们对衣壳如何通过选择屏障做出了假设。我们的工作确实开始直接解决这个问题，对我来说这很令人兴奋，”该研究的第一作者之一Claire Dickson博士说。

这一发现是由该团队先前开发的单分子方法实现的，该方法使他们能够系统地筛选核孔复合物的蛋白质，以识别那些与完整的HIV衣壳相互作用的蛋白质。

Jacques说:“我们能够完成这个项目的唯一方法是利用新南威尔士大学的马克·温赖特分析中心，以及他们为我们所需的不同技术和方法带来的专业知识，包括蛋白质生产、结构生物学、超分辨率成像和电子显微镜。”

更广泛的影响

作者认为，在这项研究中获得的关于宿主-病原体相互作用的分子理解，不仅揭示了艾滋病毒生命周期的细节。这种机械知识也可以用于其他应用，包括基因治疗。

“艾滋病毒是研究最多的病原体之一，但我们仍然有很多东西可以从中学习。艾滋病有一些特别之处：它可以穿透细胞核而不破坏细胞核，也不需要像其他病毒一样等待细胞分裂。我们的观察给了我们启示，使我们能够思考如何将货物运送到细胞核中，”Jacques博士说。

（生物通）