Cell：揭示完整HIV病毒颗粒上的Env蛋白三维结构，可揭示Gag晶格的结构变异和定位

2022年2月21日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，利用在结构生物学领域开发的强大工具和技术，来自美国华盛顿大学和斯克里普斯研究所的研究人员发现了有关人类免疫缺陷病毒（HIV）的新细节。这些发现使人们关注这种病毒表面上下的基本结构，可能有助于设计和开发预防艾滋病（AIDS）的疫苗。相关研究结果发表在2022年2月17日的Cell期刊上，论文标题为“Cryo-ET of Env on intact HIV virions reveals structural variation and positioning on the Gag lattice”。

这些详细的发现包括在整个HIV病毒的背景下，这种病毒的包膜“刺突”蛋白（Env蛋白，在这种病毒与宿主细胞结合时使用）的结构和位置的三维视图。通常情况下，科学家们会观察从这种病毒中分离出来的蛋白颗粒，或者表达为工程蛋白或纯化蛋白。在另一项关键的发现中，这些作者对聚糖屏障（glycan shield）有了新的认识---病毒蛋白表面上存在的可以将HIV隐藏在身体免疫系统之外的糖链。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.01.013。

论文共同通讯作者、华盛顿大学药学院药物化学副教授Kelly Lee说，“我们正在研究整个HIV病毒颗粒，以及这种病毒表面上的Env蛋白与该病毒的其他部分有什么联系。通过观察完整的病毒结构，我们可以观察到这个‘病毒脸部’的不同面是如何显示的，以及它们将如何被免疫系统识别或隐藏。”

针对HIV病毒表面上的包膜刺突蛋白相对于该病毒内部蛋白结构（称为Gag晶格）的定位，这种完整的HIV病毒视图还使得这些作者获得了新的见解。

Lee说，“这一发现推翻了以前关于这种病毒各部分如何组装的模型，并有助于将我们的注意力集中在这两种蛋白的对接互动可能在哪里发生。这种对接互动需要更详细地解析出，但这项新的研究至少给我们提供了这种病毒组装的正确架构模型。”

这些作者指出，另一项以前没有观察到的发现是支持病毒包膜蛋白的“柄部（stalk）”是灵活的，可以倾斜，这对免疫系统中保护宿主细胞免受感染的中和抗体来说既是机会又是挑战。

论文共同通讯作者、斯克里普斯研究所免疫学与微生物学副教授Michael Zwick说，“结构生物学已经推动了HIV疫苗的设计，因此当我们越来越好地了解我们的目标是什么时，这激发了创新，并可能导致改进的疫苗。”

Zwick补充说，HIV包膜为疫苗开发提供了一种特别困难的靶标，因为该病毒显示的包膜刺突蛋白非常少，并且用聚糖分子进行伪装，以逃避我们的免疫系统。

Lee说，“所有这些特征增加了HIV包膜刺突蛋白呈现给免疫系统的动态变化性。这是从事HIV疫苗开发的人从一开始就在努力解决的问题---这种病毒以天文数字般的速度发生突变和改变自己。每次它感染一个人，你都会在这个人身上发现数以千计的不同变异，如果你看一下不同的人群，它的变异甚至会更多。”

事实上，在今年2月份，一种更加致命的HIV毒株被发现在荷兰流传。幸运的是，虽然该毒株是一种 “高度毒性的变体”，但它仍然对抗逆转录病毒治疗有反应。

Zwick说，“这只是再次提醒我们，这种病毒总是在变化，所以我们需要科学家们继续研究它。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Vidya Mangala Prasad et al. Cryo-ET of Env on intact HIV virions reveals structural variation and positioning on the Gag lattice. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.01.013.