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2023年11月22日,耶鲁大学Walther Mothes团队在Nature杂志在线发表了题为HIV-1 Env trimers asymmetrically engage CD4 receptors in membranes的文章。
研究人员利用冷冻电镜断层成像(cryo-electron tomography, cryo-ET)技术捕捉艾滋病毒刺突蛋白Env与细胞受体CD4在膜间的相互作用,并首次观察到了完整全长的两者在病毒颗粒与细胞膜泡之间的结合。但受限于细胞膜泡的制备以及cryo-ET对样品大小的限制(<500纳米),所观察到的Env-CD4复合体不足以提供更多的结构细节。为克服这些限制,研究人员创造性地用另一种病毒颗粒MLV(murine leukemia virus)展示细胞受体CD4。相比于细胞膜泡,病毒颗粒形状相对规则,大小相对均一,并且制备相对简单,是cyro-ET技术的理想样品。
这项研究揭示了艾滋病毒刺突蛋白如何与细胞受体CD4在膜间相互作用。为Env-CD4复合物在膜-膜界面的富集与重排提供了直接证据。更展示了两种从未被报道过的中间结构,三聚体刺突蛋白仅结合一个或者两个CD4分子。即便结合三个CD4分子,由于膜上的空间位阻,刺突蛋白仍然远离辅助受体。这些现象都是此前可溶解蛋白结构研究中未能观察到的。