HIV：病毒衣壳结构被解码
2013-06-04 22:31:36   来源：37度医学网   作者：  评论：0 点击：

这种病原体——人类免疫缺陷病毒的外壳护着病毒，直到其在体细胞展开破坏性的影响。研究人员现在已经将这个外包壳的结构完全解码,这会对新药的发展有很大的帮助。

 

　　Zhao et al.赵等人

　　这种微小不点有一个可怕的效应：它们一旦进入身体，便盯上特殊的免疫细胞，并使之只产生(病毒)自己的新副本。人体的免疫系统开始散架了，随着时间的推移，艾滋病免疫缺陷的病逐渐显现。

　　各种药物虽或可以减缓HIV病毒的发展。但是，由于病原体始终能够做到经突变使其对药物不敏感，新的药物便成为急需。

　　着手点之一就是该病毒的外层，所谓的衣壳。它是位于病原体外包围壳下方的遗传物质的那部分。只有当病毒进入细胞，才打开此衣壳，现在暴露的病毒基因组便可进入细胞的遗传物质中。在这个过程中，各个时间都必须是确定的，而这里将有可能阻断病毒。

　　一组美国研究人员现在已经解码了衣壳的结构，在专业杂志《自然》"Nature"上发表了他们的工作报告。除此之外，使用在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的千万亿次超级计算机“蓝水”是必要的。“现在我们知道了衣壳的确切化学结构，这样现在就可以开发药物来攻击它，以前它只有通过试验-错误-原则，”参与这项研究的研究人员克劳斯·舒尔滕Klaus Schulten说。这个现已被解码了的结构，可使人搜索到能够进行的攻击点 – 开孔或其他的凹凸不平的表面，而使分子进入，让其衣壳裂开或者根本无法打开。将病毒基因组关闭。

　　研究人员经多年的工作，就衣壳的结构完全显示。可问题是：一方面，有可能将形成衣壳的蛋白质(CA)以晶体的形式培养出来，以使得它的三维结构可以在原子水平上得以阐明- 但一个整体的衣壳却无法结晶。另一方面，衣壳可以通过电子显微镜观察 - 但分辨能力很差。

　　在电子显微镜下的小星星

　　科学家们开发了一种程序，原则上由这些已记录 – 及其更多 – 综合到一起。用“蓝水”帮助来塑造衣壳。这是必要的，用以模拟6千4百万单个原子，只有超级计算机才有可能。这些原子的95％属于水分子和于其中溶解的离子，衣壳的此类围绕在一个细胞的周围，克劳斯·舒尔滕Klaus Schulten所述如是。衣壳近1300个蛋白质组成含有约3百万个原子。

　　衣壳蛋白大多是六聚体- 在电子显微镜下，这些看起来像六角星。然而，在在衣壳的一些地方，也有五角星的五聚体。它们是必要的，这样才可能使衣壳封闭。如果你只有六聚体，形成只能是长的细管。

　　当然，并非每衣壳都有完全相同的结构，而是形状各异。Schulten舒尔滕说：“我们发表了两种典型的衣壳结构，”。模型由216个六聚体，另一个是186个 – 两个都包含正好整整12五聚体。是，五聚体的这个数字是必须的，这还需要通过近300年的数学家莱昂哈德·欧拉Leonhard Euler公式推导帮助，舒尔滕说Schulten。

　　科学家们估计尤其是在五聚体的环境中会有漏洞，当可对衣壳行攻击之势。这种衣壳作为药物靶也显示了一个在自然界中有趣的性质：猴子能抵御HIV是因为其之免疫系统能破坏衣壳。

　　Fotos照片

　　1．赵及同事Zhao et al.

　　衣壳模型，围裹HIV病毒的遗传物质：研究认为衣壳的整体结构已解码 – 他们使用不同的技术获得了数据，而后在一台超级计算机的帮助下合并到一起。只有一种类型的蛋白质CA，近1300 CA蛋白构成衣壳。他们通常是六聚体（蓝色），在衣壳上有12个点是五聚体（绿色）。

　　2．赵及同事Zhao et al.

　　CA在电子显微镜下的六聚体管：没有五聚体就无以形成衣壳。实验室的实验表明，CA六聚体加起来只能形成长管。在图b中的黄色箭头点到所谓的螺旋相邻的六聚体间的连接。在左下角的图像边缘的黑条对应的是100纳米。

　　3．赵及同事Zhao et al.

　　蛋白质模式：可以看到这里有三个CA六聚体(蓝色和橙色)。虽然此模型出现之前就已知是由蛋白形成结构和胶囊构成的衣壳。然，一个准确的3D结构的此衣壳仍不清楚。

　　4. dpa德新社

　　HIV病毒(模型,档案照片)的结构，避裹的衣壳(绿色)起着病毒遗传物质的保护作用。只有当病毒找到一个(宿主)细胞后才会打开，以使病原体基因组整合到宿主细胞的基因组中。周衣壳的外围是个球壳。此蛋白坐可以靠牢在宿主细胞，也是病原体打开细胞的切口。

　　5. 赵及同事Zhao et al.

　　HIV病毒衣壳（电子显微镜）：红色箭头指向CA-六聚体。黄色星号标记点衣壳特别强烈的弯曲处。可以想象的是，此处应能更容易进攻衣壳。

　　6. 赵及同事Zhao et al.

　　具216六聚体和十二五聚体的衣壳模型：“在我们确切的知道了衣壳的化学结构之后，才有睁眼开发药物攻击它之可能，此前只能通过“尝试-错误-原则”去发展。”参与研究的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究员克劳斯舒尔滕这样说。

　　7.杂志“自然”的标题：针对衣壳的特效药，当是新的迫切需要防治艾滋病毒的药物。由于该病毒能迅速变异，至今所使用药物常常是不敏感的。因此，只有针对病原体的各区域药效，才可有所助。