2014年11月3日

HIV表面钉的结构和动力学

乍看上去

  • 科学家阐明了艾滋病病毒用来结合其感染细胞的刺的运动和完整结构。
  • 这些发现将有助于指导开发艾滋病毒疫苗和治疗方法的努力。
HIV分子 从上方看,融合前的HIV峰值显示蓝色的3 gp41分子和红色的3 gp120分子。国家国际开发署

全世界有超过3500万人感染了艾滋病毒(HIV),该病毒可导致AIDS。一旦进入人体,艾滋病毒就会攻击并破坏免疫细胞,通常可以保护人体免受感染。当前的治疗方法有助于防止病毒繁殖。但是,科学家尚未设计出可以保护人们免受艾滋病毒侵害的疫苗。

潜在的HIV疫苗的主要目标是被称为Env的尖峰形病毒蛋白。 Env从HIV病毒颗粒的表面延伸。该蛋白是“三聚体”-具有3个帽状亚基,称为糖蛋白120(gp120)和3个茎状亚基,称为糖蛋白41(gp41),可将Env锚定在病毒膜中。在病毒与细胞融合前后,Env会采用不同的形状。 Env处于封闭的融合前状态,可以逃避免疫系统的攻击。已经发现了针对这种闭合状态的抗体,但是设计促使免疫系统产生这种抗体的有效疫苗一直是一个挑战。

之前已经确定了融合前gp120以及融合后gp120和gp41的原子级结构。但是,gp41从融合前到融合后的结构重排是驱动HIV及其靶细胞之间膜融合的原因。在2014年10月8日在线发表的2篇论文中,研究人员阐明了Env的运动和完整结构,包括融合前gp41结构。这项工作得到了美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所(NIAID)和美国国立普通医学科学研究所(NIGMS)的部分支持。

性质,一个基于NIAID的团队描述了整个融合前Env三聚体的原子级结构。他们的研究揭示了gp41的融合前构型,并详细说明了Env与靶细胞融合所需的重排。 Env的恒定功能部分仍受外部区域保护,该区域具有快速变化的区域。蛋白质表面也被一层糖分子覆盖,有助于保护Env免受免疫系统的侵害。该结构准确揭示了中和抗体成功识别HIV高峰的位置。这些信息对于将来的疫苗开发至关重要。

科学,威尔·康奈尔医学院和耶鲁大学医学院的一个团队描述了使用一种称为单分子荧光共振能量转移(smFRET)的复杂技术来研究预灌注Env。他们表明,未绑定的峰值实际上在3种不同的配置之间移动。这些发现表明,与靶蛋白在结合时不会触发Env的结构变化相反,Env的瞬时转变可能会使它与靶蛋白结合。

研究小组发现Env的主要形式是封闭状态或基态。当广泛中和抗体并抑制进入的药物与HIV结合时,它们通常将Env稳定在该基态,从而防止病毒感染细胞。这些发现表明,有效的疫苗应严格基于加标的基态,融合前形式。现在知道这种结构的原子结构,为研究人员提供了设计这种疫苗的工具。

耶鲁大学的合著者Walther Mothes博士说:“确定这种HIV穗状蛋白封闭结构的结构并对其快速开口进行直接可视化,是药物和疫苗设计迈出的重要一步。” 科学 纸。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

相关链接

参考文献: 

天然毒粒表面上单个HIV-1包膜三聚体的构象动力学。 Munro JB,Gorman J,Ma X,Zhou Z,Arthos J,Burton DR,Koff WC,Courter JR,Smith AB 3rd,Kwong PD,Blanchard SC,Mothes W. 科学。 2014年10月8日。pii:1254426。[Epub提前发行]。 PMID:25298114。

三聚体融合前HIV-1 Env的结构和免疫识别。 Pancera M,Zhou T,Druz A,Georgiev IS,Soto C,Gorman J,Huang J,Acharya P,Chuang GY,Ofek G,Stewart-Jones GB,Stuckey J,Bayler RT,Joyce MG,Louder MK,Tumba N,杨Y,张B,科恩MS,海恩斯BF,马斯科拉JR,莫里斯L,门罗JB,布兰查德SC,莫斯W,康纳斯M,w PD。 性质。 2014年10月23日; 514(7523):455-61。 doi:10.1038 / nature13808。 Epub 2014年10月8日。PMID:25296255。

资金: 美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所(NIAID)和美国国立普通医学科学研究所(NIGMS);美国国际开发署;国际艾滋病疫苗倡议:条例草案&梅琳达·盖茨基金会;癌症研究计划的Irvington研究员计划;丹麦外交部;爱尔兰援助;日本财务省;荷兰外交部;挪威发展合作署;和英国国际发展部。