生物通報道  由匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，*次描述了HIV病毒衣殼的400萬原子結(jié)構(gòu)。這一研究成果被選為封面文章，發(fā)表在5月30日的《自然》（Nature）雜志上，有可能為對抗這一經(jīng)常發(fā)生改變，且極難攻克的病毒開辟出新的途徑。匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)副教授張培軍（Peijun Zhang，音譯）說，科學(xué)家們長期致力于闡明HIV衣殼的化學(xué)構(gòu)成。
“衣殼對于HIV的復(fù)制至關(guān)重要，因此詳細(xì)了解它的結(jié)構(gòu)有可能能夠引導(dǎo)我們開發(fā)出可以治療或是預(yù)防這種感染的新藥。這種方法有潛力成為另一種強大的HIV治療替代方案。我們當(dāng)前的HIV治療是通過靶向某些酶來發(fā)揮作用，然而由于病毒可高度突變，耐藥問題是一個巨大的挑戰(zhàn)，”張培軍說。從前的研究表明，HIV的錐形衣殼是由衣殼蛋白形成的大約200個六聚體和12個五聚體所構(gòu)成。但HIV的衣殼是不均勻和非對稱的；目前對于蛋白的確切數(shù)量，以及六聚體和五聚體的連接機制仍然不確定。普通的結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法依賴于高度可變衣殼碎片樣本所收集的平均數(shù)據(jù)，不能充分闡明分子的結(jié)構(gòu)。
在這里，研究人員采用了一種組合方法，他們利用8埃分辨率的低溫電子顯微鏡獲取數(shù)據(jù)，揭示了這些六聚體的連接方式，對天然的HIV-1病毒顆粒的核進(jìn)行了低溫電子層析成像，將所有的拼圖碎片拼合到一起。來自伊利諾大學(xué)的合作者，利用他們的新Blue Waters超級計算機，進(jìn)行了千萬億次級的模擬，每秒鐘運算千之五次方次，確定了1300個蛋白整體的定位，反映出了衣殼已知的物理和結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果揭示衣殼蛋白的某些特殊區(qū)域之間存在著相互作用，這對于衣殼的組裝和穩(wěn)定性，以及對于病毒的感染性至關(guān)重要，代表了病毒衣殼的脆弱點。
張培軍說：“衣殼對于突變非常的敏感，因此如果我們可以破壞這些互作，我們就有可能干擾衣殼的功能。衣殼必須要維持其完整性，才能保護HIV基因組，并讓其進(jìn)入到人類細(xì)胞中。而一旦進(jìn)入到人類細(xì)胞中，HIV就會釋放它的基因組實現(xiàn)病毒復(fù)制。通過開發(fā)藥物，阻止衣殼組裝或是去組裝，從而導(dǎo)致衣殼功能障礙，或許可以阻止病毒再繁殖。國立衛(wèi)生研究院Michael Sakalian博士說：“采用實驗與計算機相結(jié)合的方法，研究人員獲得了更為清晰的HIV保護殼結(jié)構(gòu)圖像。新的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)有可能揭示出一些可供未來治療利用的脆弱點。”
（生物通：何嬙）