《科學(xué)》：新研究揭示艾滋病病毒衣殼
科學(xué)"雜志今天發(fā)表了一篇關(guān)于艾滋病毒研究的重要論文。弗吉尼亞大學(xué)(UniversityofVirginia)和猶他州大學(xué)(Universityof猶他)的科學(xué)家合作建立了一個無細(xì)胞系統(tǒng)，首次允許艾滋病毒在體外進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄和整合。通過這個去細(xì)胞系統(tǒng)，科學(xué)家們能夠更好地研究對艾滋病毒感染至關(guān)重要的兩個步驟。他們還發(fā)現(xiàn)，病毒的衣殼(Capsid)在這兩個步驟中都發(fā)揮了新的作用。
作為一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，HIV可以將其病毒RNA基因組逆轉(zhuǎn)為雙鏈dna，并將其整合到受感染細(xì)胞的基因組中。在過去的幾十年中，科學(xué)家通過一系列的結(jié)構(gòu)、生化和分子病毒學(xué)分析，澄清了這些步驟所涉及的許多酶反應(yīng)。然而，由于這些病毒粒子隱藏在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，因此很難研究這些病毒粒子的作用機理。這就是為什么科學(xué)家們想要開發(fā)一個"無細(xì)胞"系統(tǒng)。
以前，有一些體外實驗可以研究反轉(zhuǎn)錄或整合步驟，但這些實驗一次只能觀察一步。在這項研究中，設(shè)計和優(yōu)化的系統(tǒng)可以持續(xù)地觀察這兩個步驟。
具體來說，他們用穿孔肽純化了HIV-1病毒，并在病毒包膜上打了個洞。隨后，他們添加了一些dNTPs，以促進(jìn)反轉(zhuǎn)錄的發(fā)生。在實驗中，科學(xué)家成功地觀察到雙鏈dna的積累.隨后，科學(xué)家將細(xì)胞提取物加入到實驗系統(tǒng)中，重新將病毒DNA整合到外源DNA中。測序結(jié)果證實病毒DNA的整合符合預(yù)期。
有趣的是，當(dāng)確定哪些元素在病毒的反轉(zhuǎn)錄和整合中起著關(guān)鍵作用時，一個意想不到的結(jié)果出現(xiàn)在科學(xué)家面前--艾滋病病毒的衣殼。從結(jié)構(gòu)上講，衣殼是包裹在病毒遺傳物質(zhì)上的一層保護(hù)層。然而，本文發(fā)現(xiàn)衣殼在病毒感染過程中起著更為積極的作用。
通過基因或生化方法，研究人員發(fā)現(xiàn)，如果衣殼變得不穩(wěn)定，病毒就無法通過反轉(zhuǎn)錄復(fù)制其遺傳物質(zhì)。這也是科學(xué)家首次直接證明衣殼是艾滋病毒感染的重要組成部分。
俗話說，眼見為實。為了了解衣殼在HIV感染過程中的作用，研究人員用冷凍電鏡觀察了大部分衣殼在反轉(zhuǎn)錄過程中保持完整。逆轉(zhuǎn)錄8到10小時后，研究人員仍然能夠觀察到一個大的、完整的衣殼結(jié)構(gòu)，病毒的核酸從衣殼的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中釋放出來。這一時期正是逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物積累到峰值并發(fā)生整合的時期。
該研究的作者之一溫斯利·I·桑德奎斯特(WesleyI.Sundquist)教授說："這與教科書中寫的不同。"我們的數(shù)據(jù)顯示，病毒衣殼在支持有效的反轉(zhuǎn)錄方面起著積極和不可或缺的作用。
研究人員指出，這項研究重塑了艾滋病病毒在無細(xì)胞系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)錄和整合，并表明病毒的衣殼在其中起著重要作用。與先前的理解相反，它不僅保護(hù)病毒基因組，讓病毒穿過細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)入細(xì)胞核，靠近整合點，也是反轉(zhuǎn)錄過程的關(guān)鍵。
對于正在研究的用于衣殼蛋白的HIV藥物，研究表明它們可能有效。建立這種無細(xì)胞系統(tǒng)也將有助于更詳細(xì)地研究今后HIV感染的關(guān)鍵步驟，并找到一種新的方法來阻止艾滋病。
