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在研究包膜病毒装配时宿主跨膜蛋白分选机制这一问题上，研究人员开展了关于 PIP?对 HIV-1 装配过程中宿主跨膜蛋白分选影响的研究。结果发现 PIP?促进 CD43、PSGL-1 和 CD44 整合入 HIV-1 颗粒，该研究揭示了新机制，为理解病毒传播及相关治疗提供了依据。
在病毒学的研究领域中，包膜病毒在细胞表面装配时会整合细胞跨膜蛋白，这些蛋白对病毒的传播有着或促进或抑制的作用。然而，目前对于调控宿主跨膜蛋白在包膜病毒装配位点分选的决定因素却知之甚少。就拿 HIV-1 来说，它在细胞膜（PM）上装配，其结构多聚蛋白 Gag 在装配过程中起着关键作用。此前已知 Gag 能与磷脂酰肌醇 4,5 - 二磷酸（PIP?）相互作用，且 CD43、PSGL-1 和 CD44 这三种跨膜蛋白在 HIV-1 颗粒中的存在会影响病毒传播，但它们进入 HIV-1 颗粒的机制却一直是个谜。为了深入探究这些问题，有研究人员开展了一系列研究，其研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。
研究人员运用了多种关键技术方法来进行此项研究。其中，扩展显微镜技术（ExM）是重要的技术手段之一，它能对 HIV-1 装配位点及其周围的蛋白分布进行高分辨率的分析；通过构建 HIV-1 病毒样颗粒（VLPs），并转染 HeLa 细胞，来探究相关蛋白的整合情况；还使用了免疫印迹、流式细胞术等技术来检测蛋白水平和细胞表面蛋白表达情况。
下面来看具体的研究结果：
- PIP?耗尽减少跨膜蛋白整合入 HIV-1 颗粒：研究人员构建了表达不同蛋白的质粒并转染 HeLa 细胞，通过对比发现，PIP?耗尽会显著减少 CD43、PSGL-1 和 CD44 整合入 HIV-1 颗粒，而对 ICAM-1 的整合没有影响，这表明 PIP?是这些蛋白整合入 HIV-1 颗粒的主要决定因素。
- 扩展显微镜技术实现高分辨率检测：由于传统基于全内反射荧光（TIRF）的方法存在检测局限，研究人员采用 ExM 技术。该技术通过将细胞嵌入水凝胶使其膨胀，能让传统共聚焦显微镜达到更高分辨率，便于研究 HIV-1 装配位点及周围的蛋白分布。
- 确定膜结合 Gag 的距离范围：在 ExM 分析中，研究人员以 PSGL-1 为 PM 标记，测量 Fyn (10)/Gag-Venus 到 PSGL-1 的距离，发现约 70% 的 Gag 定位在距离最近的 PSGL-1 信号 1μm 范围内，因此将距离最近的细胞表面跨膜蛋白 0 - 1μm 范围内的 Gag 定义为膜结合 Gag。
- ExM 证实跨膜蛋白与 Gag 的共簇集依赖 CT：研究人员用 ExM 分析发现，PSGL-1 缺失胞质结构域（PSGL-1 ΔCT）和 CD43 的 JMPBS 发生氨基酸替换（CD43 6A）会增加与 Gag 的距离，且 PSGL-1 和 CD43 与 Gag 的最短距离与蛋白丰度无关，这证实了 ExM 可用于分析蛋白共簇集。
- PIP?耗尽增加 Gag 与跨膜蛋白的距离：通过 ExM 分析，研究人员发现表达 5ptaseIV FL（可耗尽 PIP?）会增加 Fyn (10)/Gag-Venus 与 CD43、PSGL-1 和 CD44 的距离，但对与 ICAM-1 的距离无影响，表明 PIP?促进 Gag 与这些蛋白的共簇集。
- PIP?与 Gag 在 PM 共簇集：利用免疫染色结合 ExM 技术，研究人员发现 PIP?在 Gag 附近密度更高，且 Gag 的 MA-HBR 与 PIP?的相互作用会诱导 PIP?在病毒装配位点积累。
- PIP?在 CD43、PSGL-1 和 CD44 附近富集：研究表明，CD43、PSGL-1 和 CD44 能使 PIP?在其附近显著富集，且至少对 CD43 来说，这种富集依赖 JMPBS。
研究结论和讨论部分指出，PIP?在 HIV-1 装配过程中起着关键作用，它不仅能将 Gag 招募到 PM，还能促进 CD43、PSGL-1 和 CD44 整合入装配中的 HIV-1 颗粒。这一发现揭示了 PIP?介导的宿主蛋白分选进入 HIV-1 装配位点的机制，为理解 HIV-1 的传播机制提供了新的视角。同时，由于许多包膜病毒的装配依赖 PIP?，该研究结果可能对理解其他病毒的宿主蛋白整合机制也有重要意义。此外，研究还发现 PSGL-1 和 CD44 的整合可能存在其他机制，ICAM-1 的整合与 PIP?无关且可能是被动依赖其 PM 丰度，这些都为后续研究提供了方向。总之，这项研究在病毒学领域有着重要的意义，为进一步探索病毒与宿主细胞的相互作用奠定了基础。
