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HIV-1 包膜糖蛋白（Env）构象变化是病毒入侵关键。为明确融合肽（FP）从抗体可及到不可及状态的机制，研究人员利用 SOSIP 稳定 Env 外结构域，结合冷冻电镜（cryo-EM）等技术，发现 CD4 诱导 Env 开放初期 FP 仍可结合抗体，随开放程度增加 FP 逐步埋藏。该研究揭示 HIV-1 入侵关键中间态，为疫苗开发提供新方向。
艾滋病（AIDS）的病原体人类免疫缺陷病毒 1 型（HIV-1）的入侵机制一直是全球科研的焦点。HIV-1 通过其表面的包膜糖蛋白复合体（Env）与宿主细胞受体结合，引发一系列构象变化实现膜融合。其中，位于 gp41 亚基 N 端的疏水融合肽（Fusion Peptide, FP）是病毒入侵的关键组件，其构象动态变化与抗体识别密切相关。然而，在受体结合后，FP 如何从抗体可及状态转变为不可及状态的具体机制尚未明确，这极大限制了针对该靶点的疫苗和药物开发。
为解决这一关键科学问题，美国杜克大学（Duke University）等机构的研究人员开展了深入研究。他们以 SOSIP 稳定的 Env 外结构域为模型，结合多种高分辨率结构生物学和生物物理技术，系统解析了 HIV-1 Env 在 CD4 受体诱导下的构象转变轨迹，特别是 FP 的动态变化过程。研究成果发表在国际权威期刊《Nature Communications》上，为揭示 HIV-1 入侵机制和中和抗体设计提供了重要线索。
研究团队主要采用了以下关键技术方法：
- 冷冻电镜（cryo-EM）：对 CD4 和抗体结合的 Env 复合体进行单颗粒冷冻电镜分析，捕获不同时间点的构象中间体。
- 表面等离子体共振（SPR）：实时监测 FP 暴露程度和 Env 开放状态的动态变化。
- 单分子荧光共振能量转移（smFRET）：在病毒颗粒表面原位追踪 Env 构象变化，验证中间体的生理相关性。
研究结果
1. CD4 诱导 Env 开放后 FP 仍存在抗体可及状态
通过 SPR 实验发现，尽管 CD4 诱导 Env 发生显著开放，FP 靶向抗体 VRC34.01 仍可结合 Env，且与共受体模拟抗体 17b 联用时结合效率下降。冷冻电镜分析鉴定出三种颗粒群体（Population 1-3），其中 Population 1 为部分开放中间体，三个原聚体均结合 CD4、17b 和 VRC34.01，表明 FP 在 Env 开放初期仍保持抗体可及性。随时间延长，Population 2 和 3 中未结合抗体的 FP 位点逐渐增多，提示 FP 埋藏与 gp120 亚基位移程度相关。
2. 功能性部分开放中间体的结构特征
Population 1 结构显示，gp120 亚基呈现 CD4 诱导的典型构象特征（如桥接片层和 α0 螺旋形成），但 gp41 亚基构象扰动较小，FP 通过与 VRC34.01 结合维持暴露状态。与已发表的部分开放结构（如 PDB: 6CM3）对比发现，FP 的可及性或埋藏状态取决于 FP 近端区域（FPPR）的构象变化：VRC34.01 稳定 FP 暴露构象，而 8ANC195 抗体则促进 FP 埋藏。
3. FP 埋藏的分子机制与下游构象重排
在 Population 2 和 3 中，未结合抗体的 FP 位点均埋藏于 gp120/gp41 疏水口袋中。结构分析表明，gp120 亚基沿垂直于三聚体轴的方向进一步旋转，伴随 gp41 的 HR1 和 HR2 区域重排，导致 FPPR 螺旋伸直、口袋扩大，最终使 FP 稳定埋藏。smFRET 实验显示，VRC34.01 可稳定 Env 处于部分开放中间体状态，而 CD4 与 17b 联用则推动 Env 向完全开放状态转变。
4. 早期构象中间体的捕获与验证
通过排除共受体模拟抗体 17b，捕获到更早的构象群体（Population 4 和 5）。这些中间体显示 gp120 亚基分步旋转，先发生 V1V2 环帽结构破坏，再逐步形成桥接片层和 α0 螺旋，证实 CD4 诱导的 Env 开放是一个不对称、多步骤的过程。
结论与讨论
本研究首次系统揭示了 HIV-1 Env 从闭合状态到 CD4 结合对称开放状态的分步构象轨迹，明确 FP 在受体结合后仍可短暂保持抗体可及性，其埋藏需要 gp120 亚基的进一步旋转和 gp41 的协同重排。这些发现填补了 HIV-1 入侵机制中的关键空白，特别是 FP 动态变化的中间态特征，为理解中和抗体的作用窗口期提供了结构基础。
研究还发现，FP 的 “可及 - 埋藏” 转换与 Env 开放程度密切相关，这解释了为何部分中和抗体（如 VRC34.01）能靶向早期中间体，而疫苗设计需关注 FP 在不同构象状态下的抗原表位呈现。此外，HIV-1 FP 在预受体状态下的暴露可能是病毒为平衡 Env 稳定性与融合能力的进化策略，这为开发模拟天然构象的疫苗免疫原提供了新思路。
该研究整合多种先进技术，从分子层面解析了病毒 - 宿主相互作用的动态过程，不仅深化了对 HIV-1 入侵机制的理解，也为抗艾药物和疫苗的研发提供了关键靶点和理论依据，具有重要的科学意义和临床转化价值。
