Nature:从原子水平揭示为何HIV能够逃避免疫系统检测

2016年8月12日–在一项新的研究中,来自英国医学研究委员会(MRC)分子生物学实验室和伦敦大学学院的研究人员发现HIV用来感染细胞同时逃避免疫系统检测的一种关键特征。这一发现提供一种新的药物靶标和重新评估现存HIV疗法以便改善它们的疗效的机会。相关研究结果于2016年8月10日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“HIV-1 uses dynamic capsid pores to import nucleotides and fuel encapsidated DNA synthesis”。

HIV是一种逆转录病毒,这意味着它不得不将它的RNA基因组逆转录为DNA以便感染细胞。在以前,人们并不知道这种病毒如何获得它所需要的遗传物质的构造单元(即核苷酸)。重要的是,人们也并不知道HIV如何在不激活用来检测外源DNA的细胞警报系统的情形下做到这一点。

HIV被称作衣壳的蛋白外壳所包围着。如今,科学家们发现当HIV制造它的DNA时,它躲藏在这种衣壳内。在这项新的研究中,研究人员利用一种混合方法(hybrid approach)区分不同状态下HIV衣壳的原子结构和构建HIV突变体以便观察这如何导致HIV感染发生变化。这就允许他们发现HIV衣壳中存在类似虹膜的孔,这些孔就像眼睛中的虹膜那样打开和关闭。这些孔以非常高的速率吸收HIV复制所需的核苷酸,同时排出任何不想要的分子。这有助解释为何HIV如此成功地躲避免疫系统识别。

在鉴定出HIV衣壳中的这些孔之后,研究人员接着设计能够阻断它们的抑制剂分子—六羧基苯(hexacarboxybenzene)。一旦这些孔被这种分子阻断后,HIV病毒不能够自我复制,从而不再具有传染性。

六羧基苯不能够穿过人类细胞的细胞膜来接触到HIV病毒,但是研究人员指出人们可能在未来设计出具有类似的性质但能够进入细胞的药物。另一种选择就是研究当前用来治疗HIV感染的被称作逆转录酶抑制剂的药物,以便观察是否存在方法改善它们穿过这些孔从而增强它们的活性。

论文共同通信作者、MRC分子生物学实验室科学家Leo James博士说,“我们曾认为HIV病毒一侵入细胞,它的衣壳就降解,但是如今,我们意识到这种衣壳保护HIV病毒免受我们的先天免疫系统检测。我们在衣壳中发现的这些孔解释了用于HIV复制的养料如何穿过衣壳从而允许HIV基因组复制。”

论文第一作者、MRC分子生物学实验室科学家David Jacques博士说,“我们已设计出一种直接靶向这些孔的抑制剂原型(prototype inhibitor)。我们预测这种特征可能在其他病毒中也是常见的,因而将是设计新的抗病毒药物—包括治疗HIV和相关病毒的新药物—的一种有吸引力的靶标。”

MRC分子生物学实验室化学生物学项目经理Tim Cullingford博士(未参与这项研究)说,“由来自MRC分子生物学实验室的Leo James团队和来自伦敦大学学院的Greg Towers团队合作开展的这项研究生动地说明了采用一种跨学科方法进行探索研究的价值。这种将原子水平的结构研究与病毒学研究组合在一起能够让他们取得一项将影响这个领域未来研究方向的发现。”

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