科学家在试管中重现HIV感染的初始步骤

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  • 来源:河北数字公益



    为了实现数十年来一直是梦想的壮举,科学家们在试管中重现了HIV(人类免疫缺陷病毒)(导致AIDS(后天免疫缺陷综合症)的病毒)感染的第一步。


    这样做提供了对病毒的近距离访问;否则将阻止其深入细胞内部;并能够识别HIV需要在其人类宿主内复制的基本成分。


    具体来说,当病毒复制其基因组并将其插入目标DNA时,科学家能够监控该病毒,从而镜像出通常在宿主内进行的步骤。这组作者说,这些进展在10月9日的《科学》杂志上发表,使人们对HIV的工作原理有了新的认识,从而使人们可以前所未有地详细探索病毒生命周期的早期阶段。


    这些知识可以改善对艾滋病的治疗,这是一种终生疾病,只有通过持续的药物治疗才能控制。


    犹他州健康大学杰出的生物化学教授韦斯利·桑德奎斯特(Wesley I. Sundquist)博士说:“这教会了我们艾滋病毒的感染方式。” 他与他的前实习生Owen Pornillos博士是该研究的共同资深作者,现在是弗吉尼亚大学的副教授。


    共同第一作者是Devin Christensen博士和Barbie Ganser-Pornillos博士。“我们正在学习有关人类有史以来最重要的病原体之一的新事物,这很重要。”


    尽管存在所有危险,但艾滋病病毒的外观看似简单。该病毒类似于一个圆形的蛋卷冰淇淋,外壳上将病毒的遗传物质包裹在里面。以前,人们曾认为,称为衣壳的壳体的主要作用是保护其珍贵的货物。但是Sundquist和Pornillos团队的调查表明,衣壳在感染中也起着积极作用。


    在试管中进行感染的初始步骤,使研究团队能够以前所未有的方式精确地操纵HIV。


    他们发现,当他们使用遗传和生化方法破坏衣壳的稳定性时,HIV无法有效复制其遗传物质。这是第一个直接证明,衣壳不仅是包装,而且是艾滋病毒感染过程本身的重要组成部分。


    如果看到的是相信的,那么观察HIV分子的作用就可以证明这一实验结果。冷冻电子显微镜和分子建模的最新进展使人们可以细致地看到这种病毒-在130nm处比红细胞小60倍。


    利用这些技术,研究小组将240个微小的蛋白质“碎片”中的每一个可视化,这些碎片可组装在一起以形成圆锥形的外壳。通过近距离观察,科学家可以从字面上看到衣壳在整个复制过程(称为逆转录)中基本上保持完整。


    这与教科书不同。我们的数据表明,病毒衣壳在支持有效的逆转录中起着积极和不可或缺的作用。”


    卫斯理·桑德奎斯特(Wesley I. Sundquist)博士,犹他大学卫生学院生物化学系杰出教授


    桑德奎斯特说,这一发现可能有助于解释为什么吉利德开发的一种研究性艾滋病毒药物是该病毒的有效抑制剂,该药物是第一个针对衣壳的药物。Sundquist,Pornillos等人先前的研究阐明了衣壳的结构和功能,为该药的设计提供了依据,该药在1期临床试验中表现良好。通过试管系统获得的其他见解可以进一步改善药物设计。


    显微镜技术的进步,加上顽强的持久性,导致了对艾滋病病毒的新见解,这种观点于35年前首次被发现为艾滋病的病因。


    经过数年的反复试验,才能确定在电池外部的试管中概括该过程所需的最少组件。Pornillos说,既然简化的系统已经启动并运行,它就为学习有关熟悉的敌人的更多基本真理打开了大门。


    Pornillos说:“对我来说,它既有基本知识方面,也有翻译方面可以帮助我们找到更好的方法来阻止HIV。” “这就是为什么它是一项出色的研究。”


    资源:


    犹他大学卫生


    期刊参考:


    Christensen,DE。(2020)体外重组和可视化HIV-1衣壳依赖性复制和整合。科学。doi.org/10.1126/science.abc8420


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