高分辨率艾滋病毒衣壳结构图的确定

英国电子生物成像中心(eBIC)利用电子断层扫描和亚像素断层扫描平均的新技术，确定了HIV衣壳蛋白的复合结构图像及其与宿主细胞因子的相互作用，分辨率约为5.4埃。研究人员还建立了整个艾滋病毒衣壳蛋白的原子模型，或为开发针对衣壳蛋白的抗艾滋病毒药物提供了新的思路。研究论文发表在19日的《科学进展》杂志上。

这篇突破性论文的主要作者牛津大学的陶尼博士解释说，艾滋病毒是一种逆转录病毒，其核糖核酸基因组被包裹在一个圆锥形外壳中。在感染过程中，艾滋病毒由Gag多蛋白的未成熟病毒颗粒组装和出芽，并经历蛋白水解和构象变化的过程，从未成熟的球形到成熟的圆锥形衣壳。在HIV-1复制的早期阶段，衣壳发挥多种重要作用，包括保护基因组免受细胞先天免疫反应的影响，促进逆转录，以及调节胞内运输和进入细胞核。其中许多功能受到衣壳与宿主细胞因子和小分子之间相互作用的影响。

然而，由于HIV-1衣壳的亚稳态特性，分离适合高分辨率结构分析的完整天然衣壳的数量和浓度总是具有挑战性的。针对这一问题，研究团队设计了一种新的方法，即在HIV病毒样颗粒的膜上添加一种造孔毒素，既避免了与病毒裂解和核心分离相关的创伤，又使衣壳与外界细胞因子和小分子接触。

建立实验方法后，研究人员研究了真正的HIV衣壳与细胞因子亲环素A(CypA)和小分子辅因子肌醇六磷酸(IP6)之间的相互作用。然后，研究小组通过电子断层扫描和亚断层扫描对这些样本进行平均。

利用这项新技术，研究小组揭示了艾滋病毒衣壳的结构及其分别与CypA和IP6复合物的结构。这些结构证实了成熟HIV衣壳中IP6的双重结合位点，为IP6和CypA在调节HIV衣壳稳定性中的作用提供了新的思路。

领导这项研究的eBIC主任、牛津大学结构生物学教授张总结说，他们利用电子断层扫描获得的信息，建立了整个HIV衣壳的原子模型，可以作为研发衣壳靶向抗艾滋病药物的“蓝图”。包膜病毒膜的穿孔也为研究其他病毒系统的宿主-病毒相互作用提供了新的方法。

衣壳蛋白可以理解为病毒的“隐身衣”，可以隐藏病毒的信息，保护病毒内部的遗传物质。研究人员对HIV病毒的衣壳蛋白进行了长期的研究，发现它在病毒感染过程中也起着重要的作用。该公司还将衣壳蛋白作为研究艾滋病药物的目标。此前，研究人员绘制了衣壳蛋白的结构图，但这次，研究人员用新方法分离出完整的天然衣壳，并用新技术获得了分辨率更高的复合结构图像。更多的细节可以帮助人类在转录和翻译中找到更合适的方法来阻止和对抗病毒。