猕猴免疫蛋白TRIM5α可以有效地阻止HIV入侵

发布日期：2020-05-13 点击：次

模拟显示了这些蛋白质是如何在入侵的HIV病毒衣壳周围逐渐聚集成一个网的

猕猴在感染艾滋病毒时，有一种蛋白质，可以有效地阻止艾滋病毒颗粒的入侵。

芝加哥大学的一组科学家宣布了一项创新性的研究，解释了猕猴的免疫蛋白TRIM5α是如何发挥作用的。科学家们说，这也标志着在模拟复杂生物蛋白质如何自我组装的科学上迈出了重要的一步。

博士后研究员、该项研究的主要作者阿尔文•余（Alvin Yu）在《自然通讯》（Nature Communications）上说：“这些蛋白质共同作用，将艾滋病病毒衣壳包裹在一个六边形的网中，限制病毒的活动。”。

结果发现，部分机制似乎是晶格网中的缺陷不规则，这使得TRIM5α蛋白能够灵活地包裹入侵病毒所具有的任何形状。

余教授和格雷戈里·沃斯教授一直致力于通过计算机模拟来理解生物学过程的物理基础。但是，一个能够真实地代表HIV病毒中每个原子的模拟甚至可以轻易地压倒最大的超级计算机，因此有一种微妙的方法来选择哪些部分是模拟中至关重要的，哪些部分可以安全地像素化。这叫做“粗粒化”

他们把注意力转向TRIM5α蛋白的奥秘。余教授和沃斯教授知道TRIM5α可以形成二维晶格，但是关于这些蛋白质如何集体包裹三维衣壳的问题仍然需要研究。因此，他们进行了模拟，并根据其他关于其组成的实验所知，模拟了蛋白质之间以及入侵病毒之间的相互作用。

新模型提出了几个要点。一种是这种蛋白质利用一种复杂的“跳跃”机制在衣壳顶部逐渐积累，直到达到临界点。然后，随着晶格生长，蛋白质以这样的方式挤压在一起，晶格中开始出现不规则现象。

恒河猴体内含有蛋白质，这些蛋白质能将入侵的艾滋病病毒颗粒包裹起来并使其失效。UChicago的研究人员展示了这些蛋白质是如何组装成一个六边形的晶格，这个六边形的晶格可以瞄准快速进化的病毒，即使病毒的形状不同

他们的合作者进行的仔细实验证实了他们在模型中所看到的情况。余教授推测，这些不规则现象很重要，因此猕猴TRIM5α可以适应不同形状的HIV衣壳。HIV衣壳的结构差异显著，因此这些TRIM蛋白也需要适应其不同结构的能力。

蛋白质之间和病毒之间的结合强度也很重要。”蛋白质和病毒之间的相互作用也有很好的平衡。这种晶格的组装是一种集体行为，只发生在非常特殊的相互作用强度范围内。

这些知识也许有一天会为艾滋病治疗提供信帮助。

沃斯说：“这是计算机模拟非常大分子系统技术上的一大进步。它实际上有效地代表了超过十亿个原子，这是你永远无法在全原子分辨率下进行研究的。从这个意义上说，这是一场革命。”

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