研究人员首次观察到艾滋病病毒如何进入人体免疫细胞的基因组
据德国马普学会网站2025年1月17日报道，马普学会生物物理研究所和海德堡大学的研究人员首次观察到艾滋病病毒如何通过细胞核的孔隙渗透到人体免疫细胞的遗传物质：病毒的蛋白质胶囊，其中病原体的基因材料被包装，在核孔处收集并挤压通过它们。由于其圆锥形，病毒可以打开孔环，从而进入细胞核。这一发现可能有助于研发新型艾滋病病毒抑制剂。
1型人类免疫缺陷病毒 (HIV-1) 会攻击免疫系统的重要细胞，使感染者更容易患病和感染。一旦病原体侵入人体细胞，它就会将其遗传物质整合到人类宿主的遗传物质中。这样，它就可以利用人体的机器来繁殖和传播感染。HIV-1病毒含有病原体的遗传物质，它由大约200个蛋白质六聚体和五聚体网络组成，这些蛋白质单元结构相同或相似，排列得像足球一样。它不是球形的，而是具有一端窄、一端宽的圆锥体形状。为了成功感染，它最终必须打开并将病毒遗传信息释放到宿主细胞中。
来自马普学会生物物理研究所的Martin Beck和Gerhard Hummer以及来自海德堡大学医院的Hans-Georg Krausslich的研究小组将高分辨率成像与复杂的计算机模拟相结合，研究 HIV-1 衣壳进入体内的过程。核孔是人类基因组的守护者，人类基因组包装在所有细胞的细胞核中。它们形成穿过细胞核壳的选择性通道，并将其内部与细胞质连接起来。这些通道充满了称为FG核孔蛋白的特殊蛋白质，它们充当前门的看门人。它们控制哪些分子可以进入通道，哪些分子必须留在细胞核之外。入侵者必须穿过这个屏障才能将其有效负载传递到细胞核中。
HIV衣壳通过模仿人类蛋白质的特性来实现这一点。因此，它不会被渠道排斥，而是被渠道所吸引。然而，衣壳最宽处的尺寸与核孔道的直径相似。这一事实支持了最初的假设，即衣壳在病毒到达细胞核之前溶解并释放病毒的遗传物质。新的发现表明，HIV-1遗传物质以不同的方式进入细胞核。
研究人员首次成功观察到受感染细胞内的艾滋病毒胶囊。他们发现衣壳首先以其狭窄的末端穿透核孔管，然后越来越靠近细胞核。与预期相反，核孔道中的衣壳没有显示出变形或破裂的迹象。相反，研究人员发现，当锥体的宽端深入通道并接近核心时，大量核孔就突然破裂。
研究人员怀疑，衣壳进入通道会产生一种力，将孔拉宽，直到其环形结构破裂，类似于钉子被向前推时破坏其周围结构。通过这个裂缝，通道变宽，衣壳可以渗入细胞核。该过程的计算机模拟支持了这一假设：只有当环直径增加或环破裂时，衣壳才能通过通道。胶囊的锥形形状可能是穿透通道并将病毒遗传物质运输到细胞中所必需的。
并非艾滋病病毒感染的所有方面都已被完全了解。揭示该机制的进一步细节将有助于根除病毒的最终目标。主要作者Jan Philipp Kreysing表示，这项研究标志着艾滋病病毒研究的一个重要时刻，因为它阐明了感染过程中关键步骤的分子细节。lenacapavi是一个很好的例子，说明了基础研究在这一领域的重要性。有趣的是，lenacapavi进一步稳定了HIV衣壳，可能阻止其完全打开。破解核孔是否会给病毒带来决定性的优势，例如传输更大的有效载荷，仍然是一个悬而未决的问题。衣壳最终如何在核心打开以释放病毒基因组的问题也需要进一步研究。HIV如何与受感染的人类细胞相互作用的问题仍然是一个活跃的研究领域。
