新研究揭示HIV-1如何棘轮式地“挤”入细胞核

芝加哥大学的化学家们成功地组装了一个核孔复合体和 HIV-1 病毒外壳的大型模型，新研究揭示了艾滋病毒是如何在侵入细胞时蠕动进入细胞核的。

由于病毒必须劫持别人的细胞才能复制，因此它们变得非常擅长于此--发明了各种各样的伎俩。

根据他们的模型，呈圆锥形的艾滋病病毒帽状体将其较小的一端指向细胞核的孔隙，然后将自己棘轮式地挤入。一旦核孔足够开阔，囊壳就会有足够的弹性挤进去。科学家们说，重要的是，囊体结构的灵活性和孔隙本身在渗透过程中都起了作用。

这一发现是通过模拟数千种蛋白质的相互作用得出的，它将为更好地了解艾滋病病毒指明方向，并为治疗药物提出新的靶点。芝加哥大学研究科学家、论文第一作者阿尔帕-胡戴特（Arpa Hudait）说："例如，你可以尝试让艾滋病病毒的外壳弹性降低，我们的数据表明，这将阻碍它进入细胞核的能力。"

这项研究还对核孔本身进行了最广泛的模拟，核孔在许多生物过程中都非常重要。

囊壳与细胞

Hudait 是海格-帕帕齐安化学杰出服务教授 Gregory Voth 实验室的成员，该实验室专门从事模拟研究，以揭示病毒攻击细胞时发生的复杂生物过程。

在这种情况下，Voth 和 Hudait 的研究重点是所谓的 HIV 胶囊--含有 HIV 遗传物质的胶囊，它进入宿主细胞核，迫使细胞复制 HIV 的关键成分。

噬菌体是一种复杂的机械，由一千多个蛋白质组装成圆锥状，一端较小，另一端较大。要进入宿主细胞核，它必须偷偷溜进去。但科学家们并不清楚这是如何发生的。"这部分内容多年来一直是个谜，"论文的资深作者沃思说。"很长一段时间里，没有人确定噬菌体是在进入孔隙前还是在进入孔隙后破裂的"。

最近的成像研究表明，囊壳在核孔复合体中蠕动时保持完好无损。这基本上就是细胞核"收发邮件的邮槽"。

"孔道复合体是一种令人难以置信的机械；它不能让任何东西进入细胞核，否则你就会有大麻烦，但它必须让相当多的东西进入。不知何故，HIV 的外壳想出了如何潜入的办法，"沃思说。"问题是，我们无法现场观察。要想获得一个单一的、瞬间的快照，你必须付出英勇的实验努力"。

为了填补空白，Hudait 在计算机上对艾滋病病毒外壳和核孔复合体进行了艰苦的模拟，其中包括数千种共同工作的蛋白质。

在进行模拟时，科学家们发现，噬菌体先将其最小的一端楔入孔中，然后再逐渐将自己棘轮化，这样噬菌体就更容易进入孔中了。沃思说："它不需要主动工作就能做到，这只是物理学原理--我们称之为静电棘轮。这有点像你曾经遇到过的安全带收紧的情况，它会越来越紧"。

他们还发现，孔隙和噬菌体都会随着压力的增加而变形。有趣的是，构成帽状体结构的分子晶格出现了一些秩序较差的小区域，以适应压力的作用。"这并不像人们想象的那样，是固体在压缩或膨胀。"

这一发现可能有助于解释为什么噬菌体是锥形的，而不是像圆柱体那样的形状，因为圆柱体乍看起来可能更容易滑过孔隙。

科学家们说，艾滋病病毒在体内传播过程中的每一个细节都是一个机会，我们可以从中发现漏洞，并开发出针对这些漏洞的药物。从广义上讲，这也是对生物学的一个基本方面的观察。

沃思说："我认为，这种建模还为我们提供了一种新的方法，让我们了解许多东西是如何进入细胞核的，而不仅仅是艾滋病毒。"

编译来源：ScitechDaily