《成形:科学家提出了HIV-1病毒外壳的新结构 一种新提出的HIV-1病毒外壳形状模型可能会改变我们对这种疾病的理解》

  • 来源专题:生物安全网络监测与评估
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2019-12-17
  • 根据加拿大阿尔伯塔大学科学家的一项新研究,HIV-1病毒的基质外壳可能具有不同于先前设想的形状,而一种新提出的模型对理解病毒的功能具有重要意义。

    研究表明,HIV-1病毒被包裹在一个球形的基质外壳中。当它感染一个健康细胞时,外壳融合到目标细胞的外面,然后释放病毒衣壳,在里面攻击细胞。

    “我们为HIV-1病毒提出的新结构有一个非常奇特的形状,几乎就像一朵花的花瓣,”该研究的合著者、数学和统计科学系的讲师Sean Graves说。“更好地了解基质外壳的结构可能有助于我们理解融合和感染过程。”格雷夫斯也是德玛罗宾逊支持中心的协调员,每学期为1000多名本科生提供支持。

    研究表明,以前用于描述HIV-1基质外壳结构的模型在数学上是不可能的,并提供了一种可行的替代方法。尽管预测该模型是否会转化为艾滋病病毒的新疗法还为时过早,但这项研究将有助于科学家更好地理解和预测艾滋病病毒1型的行为。全世界有近3800万人感染了艾滋病毒或艾滋病。

    “我们的贡献是用数学原理来帮助引导科学界朝正确的方向前进,”医学和牙科学院的医学兼职教授和合著者Marcelo Marcet-Palacios补充道。“如果我们的模型是正确的,那么我们可以开始研究如何阻止或中断病毒进入的机制。例如,通过使用一种药物,可以交叉连接结构的‘花瓣’,以防止粒子的打开,从而阻止病毒基因组进入宿主细胞。”

    这个模型在世界上任何地方的任何人都可以在线使用。

    这项研究是一个来自生物学、数学和计算科学领域的跨学科团队的工作成果。其中一位合作者是孙伟杰,他是格雷夫斯学院的校友,也是格雷夫斯学院的前学生。

    孙说:“这次合作使我们有可能提出一种新的模式,与以前观察到的证据相一致,并使我们能够开发一种可以在网上免费访问的计算机程序,世界各地的其他科学家可以使用它来重新创造我们的工作,并进一步开发这种新的模式。”“当来自不同学科的专家聚在一起合作时,在科学领域所能取得的成就是令人难以置信的。”

    ——文章发布于2019年12月13日

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  • 《PLoS ONE:新研究提出HIV-1病毒外壳的新结构,有可能开发出新的HIV治疗方法》

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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2019-12-18
    • HIV-1是两种HIV毒株---HIV-1和HIV-2---中传播最广、毒性最强的一种,如果不加以治疗,它会引起HIV感染并最终导致艾滋病(AIDS)。 在一项新的研究中,来自加拿大阿尔伯塔大学的研究人员表明HIV-1病毒的外壳可能具有与以前认为的不同的形状。这对理解这种病毒的功能具有重要的意义。相关研究结果近期发表在PLoS ONE期刊上,论文标题为“Mathematical determination of the HIV-1 matrix shell structure and its impact on the biology of HIV-1”。 这项研究表明HIV-1病毒位于一种球形基质外壳(spherical matrix shell)内部。当它感染健康细胞时,它的外壳融合到靶细胞的外面上,然后在它攻击这种细胞的地方将这种病毒的遗传物质释放到细胞内部。 论文共同作者Sean Graves说,“我们提出的新型HIV-1病毒结构具有非常奇特的形状,几乎像一朵花的花瓣。对这种基质外壳结构的更好了解可能有助于我们理解这种融合和感染过程。” 这项新的研究表明一种以前用于描述HIV-1基质外壳结构的模型在数学上是不可能的,并提供了可行的替代模型。这些研究人员已将这种新模型在线提供给世界各地的其他科学家。尽管现在预测这种模型能否为全球将近3800万人HIV感染者提供新的疗法还为时过早,但他们表示,它将帮助科学家们更好地理解和预测HIV-1病毒的行为。 论文通讯作者、阿尔伯塔大学内分泌学家Marcelo Marcet-Palacios补充道,“我们的贡献是利用数学原理来帮助指导科学界朝着正确的方向发展。如果我们的模型是正确的,那么我们随后就可以开始研究我们是否能够阻断或干扰这种病毒进入机制,比如,通过使用一种药物将这种HIV-1基质外壳结构中的‘花瓣’交联在一起,以阻止HIV-1病毒颗粒裂开进而阻止它的病毒基因组进入宿主细胞中。” 论文第一作者Weijie Sun说,“不同学科的合作使得我们有可能提出一种与先前观察到的证据相一致的新模型,并且允许我们能够开发出一种可在线免费访问的计算机程序,这样世界各地的其他科学家都可以使用这种计算机程序来重建我们的研究工作并进一步优化这种新模型。”
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    • 病毒是一类能够通过感染机体细胞从而诱发疾病的胞内寄生微生物,日前,一项刊登在国际杂志Nature Microbiology上的研究报告中,来自匹兹堡大学等机构的科学家通过研究揭示了常见病毒如何拦截宿主细胞蛋白,并在病毒释放之前帮助新型病毒组装的分子机制,相关研究或有望增加科学家们对机体病毒复制过程的理解,同时也能帮助开发出克制病毒感染的新型策略。 目前很多从事病毒感染的科学家都将目光聚焦于研究病毒利用何种机制来进入细胞的,而关于病毒感染的晚期阶段研究人员却知之甚少;本文研究中,研究人员就对呼肠孤病毒进行研究,这是一种无害的病毒,但近来研究人员却发现该病毒可能是导致乳糜泻的罪魁祸首。研究者Terence Dermody表示,我们的研究提供了令人信服的证据,即呼肠孤病毒需要宿主细胞中表达的一种特殊的蛋白折叠“机器”才能够进行复制,这是一项非常有意思的研究发现,因为病毒本身在很大程度上都是由复杂的蛋白质基本元件组成的,而且研究人员也并不清楚这些基本元件是如何进行组装的。 以正确的方式对蛋白质进行折叠对于蛋白质的功能至关重要,我们可以将展开的蛋白质视为一张普通的纸,其本身并不会引人注目,但当其以某种特殊方式折叠时就会展现出复杂的功能,类似地,蛋白质也需要这些成为特殊的形状才能够正确发挥作用。通过对实验室培养的细胞中大量的蛋白质进行筛选,研究人员就发现,呼肠孤病毒能够拦截一种名为TRiC的伴侣蛋白,而TRiC在每个细胞中都存在,以呼肠孤病毒为例,TRiC能够折叠形成蛋白质外壳的主要组分,从而形成病毒外壳,而这对于病毒有效释放并感染其它健康宿主细胞非常关键;当TRiC被打断时,病毒的外壳就无法形成,因此病毒复制的周期就会被破坏。 这项研究揭示了病毒蛋白质折叠及组装形成新病毒颗粒的不为人知的神秘过程,如今研究人员能够通过研究来阐明是否其它病毒也能利用这种通路来进行复制,同时还能鉴别出由TriC介导的蛋白质折叠关键过程,这就为研究人员寻找特殊分子来抑制病毒复制的关键过程,有效抑制病毒复制感染提供了新的线索和思路。 此外,研究人员还希望能够基于本文研究结果,深入理解细胞中蛋白质折叠机器如何发挥功能,这或许就能有效解释诸如阿尔兹海默病及亨廷顿氏症等多种蛋白质错误折叠疾病的发病机制。