▎药明康德内容团队编辑
近日，顶尖学术期刊《细胞》杂志上刊发了有关人类免疫缺陷病毒（HIV）的一项最新研究。来自海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）和海德堡大学医院的科学家们，利用高分辨率成像技术，首次成功观察到HIV在被感染细胞内进入细胞核的过程，阐明了病毒的遗传物质整合到细胞基因组中的重要机制。
在介绍这项研究前，我们先来了解下人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）是怎么回事。这种病毒主要感染人体的免疫细胞，包括CD4+淋巴T细胞和巨噬细胞，并以这种方式大大削弱人体的防御能力。
过去的研究让科学家们了解到，病毒的衣壳（capsid）对于HIV-1感染至关重要。衣壳就像一个锥形的蛋白质胶囊，里面装着遗传物质——RNA分子，穿过细胞膜进入细胞质。作为一种逆转录病毒，HIV能将自己的RNA基因组逆转录为双链的DNA，并在细胞核内整合进宿主细胞的基因组，继而启动新病毒的形成。
▲HIV的衣壳（黄色和紫色所示）包裹着病毒的RNA（蓝色所示）（图片来源：参考资料[2]；Credit：Janet Iwasa）
不过，HIV衣壳内的遗传物质如何从细胞质中进一步转运到细胞核，在何时“脱壳”，这一关键步骤迄今为止还是谜团。
而在这项研究中，科学家们利用新开发的三维成像技术，将光学和电子显微镜方法相结合，重建被感染细胞内蛋白复合体的超微三维结构，从而看清了病毒衣壳穿过细胞核核孔（细胞核膜上允许分子进出的开口）的过程。
▲HIV的衣壳（粉色）正在穿过细胞核膜（黄色）的一个核孔（灰色）（图片来源：参考资料[2]）
“过去人们一直认为，HIV-1衣壳的大小超过了核孔的直径，因此HIV-1的遗传物质得在进入细胞核之前脱壳。”研究作者在论文中指出，但他们发现，事实并非如此。
科学家们发现，病毒衣壳可以完整无损地穿过核孔，在细胞核内打开，并释放其中的遗传物质。“我们的数据直接显示了HIV-1复制的关键步骤，并增强了我们对病毒生命周期的理解。”论文摘要总结说。
▲本研究示意图（图片来源：参考资料[1]）
本研究的通讯作者Hans-Georg Kräusslich博士点评道：“病毒基因组如何进入细胞核的问题对其复制至关重要。现有的疗法可以很好地抑制病毒在体内增加，但还不能消除病毒达到真正的治愈。我们的结果有助于为将来的治疗方法寻找新的靶点。”
参考资料:
[1] Vojtech Zila et al., (2021) Cone-shaped HIV-1 capsids are transported through intact nuclear pores. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.025
[2] A new piece of the HIV infection puzzle explored. Retrieved 2021-02-20, from https://www.embl.org/news/science/hiv-capsid
[3] HIV up close: Unprecedented view of virus reveals essential steps for causing AIDS, Retrieved October 8, 2020, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-10/uouh-huc100220.php
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