《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
  • 《Science子刊:解析出HIV病毒衣壳的三维结构,有助于开发出靶向HIV衣壳的抗病毒药物》

    • 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:2021-11-21
    • 在一项新的研究中,来自英国牛津大学、哈韦尔科学与创新园区和美国特拉华大学等研究机构的研究人员利用一种基于电子断层成像和子断层扫描图平均化(subtomogram averaging)的新技术,解析出HIV衣壳单独存在时和与宿主因子结合在一起时的结构。他们还利用从电子断层成像获得的信息建立了整个HIV衣壳的原子模型,他们认为这可能作为开发靶向HIV衣壳的抗病毒药物的蓝图。相关研究结果发表在2021年11月19日的Science Advances期刊上,论文标题为“Structure of native HIV-1 cores and their interactions with IP6 and CypA”。论文通讯作者为牛津大学结构生物学教授、钻石电子生物成像中心主任Peijun Zhang博士。 论文第一作者、牛津大学的Tao Ni博士说,“尽管全球都在努力抗击HIV/AIDS,并取得了抗病毒治疗的成果,但仍然有大约3800万HIV/AIDS患者,至今没有完全治愈。” 他解释说,人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒;它的RNA基因组被包裹在一个圆锥形的衣壳内。在感染过程中,HIV以带有Gag多聚蛋白(Gag polyprotein)的未成熟病毒的形式组装和出芽,Gag多聚蛋白经历了一个成熟过程,这个步骤涉及蛋白分解和构象变化,从未成熟的球形衣壳转化为成熟的圆锥形衣壳。衣壳在HIV-1复制的早期阶段发挥着多种重要作用,包括保护基因组不受细胞先天免疫反应的影响和促进逆转录,以及调节细胞内运输和进入细胞核。这些功能中有许多受到它与宿主细胞因子和小分子之间相互作用的影响。 然而,由于HIV-1病毒衣壳的亚稳定性,以适合高分辨率结构分析的数量和浓度分离完整的天然衣壳一直是个挑战;在用去污剂(一种传统的衣壳纯化方法)溶解膜后,衣壳会发生人为的解离。 Ni博士说,“为了解决这个问题,Zhang及其研究团队设计了一种新的方法。我们用一种穿孔毒素给HIV病毒样颗粒的膜打孔,而不是用去污剂提取,这避免了与病毒颗粒裂解和病毒核心(viral core)分离有关的损伤,但也可使病毒衣壳可以被外部细胞因子和小分子所接触。” 在建立了实验方法之后,Zhang团队调查了真实的HIV衣壳与细胞因子亲环蛋白A(Cyclophilin A, CypA)和小分子辅因子IP6(肌醇六磷酸)之间的相互作用。他们随后对这些样本应用了电子断层成像和子断层扫描图平均化。 利用这种新技术,Zhang团队解析出HIV衣壳在单独存在时以及与CypA和IP6结合在一起时的三维结构,分辨率约为5.4埃。这些结构证实了成熟的HIV衣壳中的双IP6结合点,并提供了关于IP6和CypA在调节HIV衣壳稳定性方面的作用的新见解。 Zhang教授说,“在与特拉华大学Juan Perilla教授及其研究团队的合作中,利用从电子断层成像中获得的信息,我们还构建出整个HIV衣壳的原子模型,这可能作为开发衣壳靶向抗病毒药物的蓝图。对这种有包膜病毒膜的穿孔也为研究其他病毒系统的宿主-病毒相互作用提供了一种新的方法。” 参考资料: Tao Ni et al. Structure of native HIV-1 cores and their interactions with IP6 and CypA. Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abj5715.