Science新文章揭示艾滋病毒感染机制

　　

生物通报道  利用超分辨率显微镜，研究人员证实在攻击宿主细胞前HIV-1病毒包膜蛋白（envelope protein）会聚集在一起。这对于成功地感染到底有多么重要呢？

你被欺骗了：一个HIV颗粒的外表并不像科学家们和艺术家们长期以来描绘的那样像一个长刺的Koosh球。尽管病毒包膜有超过100个糖蛋白刺突的空间，在它的表面实际上只保留了大约10个蛋白。科学家们推测这可能是对免疫系统的一种防御——越少的表面蛋白意味着免疫系统细胞越少有地方结合识别病毒。

但一直以来科学家们对于HIV感染之前及其过程中这些少量蛋白的分布及排列并不清楚。现在多亏有了高分辨率显微镜，研究人员确定了为发动攻击HIV-1糖蛋白如何聚集到一起武装病毒的机制。

海德堡大学的病毒学家Hans-Georg Kräusslich和马克思普朗克生物物理化学研究所的物理学家Stefan Hell联手调查了这些不同寻常的蛋白围绕病毒包膜的分布。传统的光学显微镜只能解析一半可见光波长，大约500-600nm的距离，因此任何小于250nm大小的东西都无法与附近的分子区别开来。由于HIV-1病毒粒子直径只有140nm，研究人员采用传统的光学显微镜不能确定单个蛋白在病毒包膜上的位置。

在新研究中，两位科学家采用了一项称作受激发射损耗（STED）显微镜的超分辨率显微镜技术检测了未成熟及成熟的HIV-1颗粒。研究人员发现未成熟颗粒的糖蛋白分散在病毒包膜上。然而在成熟病毒上，病毒内一个蛋白质裂解过程重排了内部的蛋白质格局，随后改变了病毒的外表面，使得糖蛋白聚集形成病毒表面一个斑块（patch）。这样的蛋白质斑块附着到宿主细胞的受体上，从而使得病毒能够停靠进入并感染细胞。

研究人员发现这种糖蛋白聚集是病毒高效停靠及随后感染的必要条件。无法使得表面蛋白聚集的病毒则不善于感染宿主细胞。

Kräusslich说：“我们并不是说这一过程是感染中最重要的步骤，但它有助于了以更好的方式了解病毒的附着和融合过程，据此来干扰它。”

Kräusslich和Hell计划继续利用STED显微镜来观察招募至宿主细胞上HIV病毒停靠位点的其他分子。“现在我们能够以这种分辨率观察单个事件，我们还想鉴别其他的因子以及它们的特征，”Kräusslich说。

（生物通：何嫱）
 
生物通推荐原文摘要：

Maturation-Dependent HIV-1 Surface Protein Redistribution Revealed by Fluorescence Nanoscopy

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) buds from the cell as an immature particle requiring subsequent proteolysis of the main structural polyprotein Gag for morphological maturation and infectivity. Visualization of the viral envelope (Env) glycoprotein distribution on the surface of individual HIV-1 particles with stimulated emission depletion (STED) superresolution fluorescence microscopy revealed maturation-induced clustering of Env proteins that depended on the Gag-interacting Env tail. Correlation of Env surface clustering with the viral entry efficiency revealed coupling between the viral interior and exterior: Rearrangements of the inner protein lattice facilitated the alteration of the virus surface in preparation for productive entry. We propose that Gag proteolysis-dependent clustering of the sparse Env trimers on the viral surface may be an essential aspect of HIV-1 maturation.