Science&Nature：HIV表面蛋白呈動態像跳舞一般

Science & Nature：HIV表面蛋白呈動態 像跳舞一般

　　10月8日，發表在《科學》雜志上的一項研究中，來自威爾康乃爾醫學院的科學家們發明了一項新技術，它讓研究人員第一次看到了人類免疫缺陷病毒（HIV）表面包膜蛋白的動態過程。同一天，《自然》雜志也刊登了該研究的另一部分成果，論文描述了HIV蛋白構象的三維結構。

　　威爾康乃爾醫學院的副教授Scott Blanchard說：“該技術有望為預防HIV感染開辟新的途徑。”通過可視化HIV的運動過程，我們可以實時觀測病毒表面蛋白的行為，從而告知我們如何預防病毒侵入人體細胞。《科學》上的論文顯示出該技術能夠展現出病毒表面蛋白的實時動態圖像，研究人員正計劃篩選出有效的藥物和抗體來關閉該過程。

　　目前，全球有超過7000萬人因感染HIV而喪命，因此急需開辟預防HIV感染的新途徑。如果這項技術能夠有效的預防HIV感染，那么它也可能“解碼”其它病毒的感染過程。

　　新技術讓我們看見HIV“跳舞”

　　在《科學》雜志上的論文中，研究人員通過一項改進的成像技術，即單分子熒光共振能量轉移（smFRET）成像技術觀察病毒的行為。他們將熒光分子（科學家們把它比作燈塔）插入病毒包膜中，當病毒蛋白構象發生變化時，根據“燈塔”之間距離的變化，通過smFRET成像技術就可以觀察到分子之間是如何運動的。

　　研究小組使用該技術研究了與HIV感染人體免疫細胞密切相關的CD4受體蛋白。HIV的包膜由緊密相連的gp12和 gp41三聚體組成，在CD4細胞表面像一朵花一樣盛開。gp41亞單位的暴露與HIV的感染密切相關。每個HIV病毒粒子的表面都有10-20個這樣的三聚體，它們快速變化，從而躲過了正常的免疫反應。

　　運用這項新技術，研究人員觀察到病毒粒子的gp120蛋白的形狀在不斷變化，而此前許多科學家認為的只有當HIV遇到CD4陽性細胞時，它的結構才會變化。

　　HIV選擇性的侵犯帶有CD4分子的細胞，細胞表面CD4分子是HIV受體，通過HIV囊膜蛋白gp120與細胞膜上CD4結合后，gp120構像改變使gp41暴露，同時gp120-CD4與靶細胞表面的趨化因子CXCR4或CXCR5結合形成三分子復合物。gp41在其中起著橋的作用，利用自身的疏水作用介導病毒囊膜與細胞膜融合，最終造成細胞被破壞。

　　隨后的研究中，研究人員引入CD4細胞，運用smFRET成像技術觀察到了抗體是如何有效的阻止gp120的打開。此外，運用目前正在開發的一種用于預防HIV感染的小分子也觀察到了與抗體引發的同樣的現象。

　　Blanchard說：“這項研究讓我們開始了解HIV實際上是怎樣運動的。目前為止，我們已經檢測了三種不同構象的包膜三聚體，我們正在進一步改善該成像技術的精度，希望可以開發出有效的治療方法。”

　　先進技術聯手 描繪HIV蛋白三維結構

　　發表在《自然》上的這篇論文中，美國國家過敏癥和傳染病研究所的研究人員使用X射線結晶學獲得了上述論文里提到其中一種構象的三維結構。該研究中使用的蛋白構象最初由威爾康乃爾醫學院的微生物學和免疫學教授John Moore領導的研究小組開發而成。

　　Blanchard表示，在這項研究中使用的是能夠阻止HIV包膜蛋白“起舞”的抗體，它們使三聚體處于靜止的基態。smFRET技術和X射線結晶學的強強聯手將幫助科學家們從運動的角度描述分子的功能，為不同疾病的治療方法提供新的研發思路。