《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》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 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。”

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6747993.html;https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0224965;https://medicalxpress.com/news/2019-12-newly-hiv-viral-shell-disease.html
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    • 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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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-05-18
    • 当HIV病毒感染细胞时,它需要作出一个决定:它是处于活跃状态并开始增殖,还是处于不活跃状态,潜伏在细胞中。 HIV从保持活跃状态和休眠状态(或者说潜伏状态)中受益。这种活跃状态允许这种病毒扩散并感染更多细胞,而这种潜伏状态能够允许这种病毒通过长时间潜伏存活下来。尽管处于活跃状态的HIV病毒能够被抗病毒药物杀死,但是处于潜伏状态的HIV病毒等待时机,并在患者停止服用药物时快速地被重新激活。鉴于这种潜伏的病毒无法通过目前的疗法加以治疗,因此它代表着治愈HIV感染的一个主要障碍。 美国格拉斯通研究所细胞电路中心主任Leor S. Weinberger教授及其研究团队之前就已证实HIV通过利用基因表达的随机波动产生这两种类型的感染。 Weinberger实验室博士后研究员Maike Hansen说,“即使两个细胞在基因上是相同的,其中的一个细胞能够产生大量的蛋白,而另一个细胞能够产生更小数量的蛋白。这些随机的波动,被称作噪声(noise),能够决定着细胞的命运和功能。HIV利用噪音产生活跃的病毒和潜伏的病毒。” 为了表达基因,HIV使用了一种被称作选择性剪接的机制,这种机制允许这种病毒切割它的基因组片段,并以不同的组合组装它们。通过观察单个细胞随着时间的推移发生的变化,这些研究人员发现HIV劫持一种奇特的剪接方式来调节随机的噪音。这种对噪音的调节决定着这种病毒是否稳定地保持活跃或潜伏。 Hansen 补充道,“我们发现HIV利用一种特别低效的剪接形式来控制噪音。令人吃惊的是,如果这种机制有效地发挥作用,那么它会产生更少的活跃病毒。尽管一种效率低下的过程看似浪费能源,但是HIV实际上能够更好地控制它作出保持活跃状态的决定。” 在一项新的研究中,Weinberger团队通过将数学建模、成像和遗传学方法相组合,证实这种类型的选择性剪接发生在转录后。在转录期间,DNA中的遗传信息被复制到被称作RNA的分子中。在此之前,科学家们认为剪接与转录同时发生。这项新的研究代表着转录后剪接(post-transcriptional splicing)的首个功能。相关研究结果于2018年5月10日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization”。 这项研究证实HIV有目的地保存一种非常低效的过程,而且通过校正它,科学家们可能显著地破坏这种病毒。这些发现可能揭示出用于开发新的HIV治愈策略的之前未被探究的靶标。 Weinberger说,“这种剪接回路(splicing circuit)可能在治疗上给我们提供一种以不同方式攻击这种病毒的机会。有一段时间以来,有人建议将HIV锁定在潜伏状态并阻止它再次激活,但如何做到这一点仍然是不清楚的。” 人们如今可能通过利用这种病毒的剪接回路持续地迫使HIV进入潜伏状态,从而实现这种“锁定和阻断”疗法。 通过揭示出一种新的基本机制,这项研究在生物学中也具有更广泛的意义。低效地剪接可能在10%~20%的基因中发生。因此,一般而言,这种剪接回路可能被用来让基因表达中的随机波动最小化,并且可能解释着如何让其他的生物学决策保持稳定。