华人学者Nature论文发现，破解HIV潜入人类细胞核之谜
发布日期：2024-03-16
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在人类首次发现艾滋病，距今已经43年了。多年来，人们对HIV的认知不断加深，科学进步已经为我们提供了抗病毒疗法，它为无数HIV感染者带来了新的希望和更好的生活质量。
然而，HIV是一种复杂的病毒，我们对它的了解仍然有限。其中一个未解之谜就是：HIV病毒的遗传物质是如何从衣壳进入细胞核，并在那里引发新病毒的形成，这是一个重要的问题。
众所周知，HIV属于逆转录病毒，它的遗传物质是单链RNA。为了在宿主细胞内生存和繁殖，HIV必须将其单链RNA转化为双链DNA，并将DNA整合到宿主的核基因组中。对于正在分裂的细胞而言，由于核膜破裂，整合到宿主基因组的过程相对简单。但是，对于没有分裂的细胞而言，HIV究竟是如何以宽达60nm的身躯，穿过有选择性，且直径几乎与其宽度相近的细胞核孔的呢？现在，谜底终于揭晓了！
2024年1月24日，德国马克斯-普朗克生物物理研究所的Dirk Görlich团队与麻省理工学院的Thomas U. Schwartz团队合作，在《自然》（Nature）期刊上发表了一篇题为“HIV-1 capsids enter the FG phase of nuclear pores like a transport receptor”的研究论文。这项研究为我们揭示了HIV病毒如何潜入人类细胞核的奥秘。
HIV主要攻击人体的免疫细胞——CD4细胞，并劫持它们的遗传程序，使其复制自身的遗传物质。细胞在免疫反应中起着关键作用，帮助身体对抗病毒、细菌和其他病原体。随着CD4细胞数量的减少，导致免疫系统受损。
为了复制并传播感染，HIV必须穿过细胞防线，释放其基因组遗传信息到细胞核中，将其整合到宿主染色体上。一旦整合完成，HIV的DNA就成为了宿主细胞基因组的一部分，随着宿主细胞的复制而复制。这样，当宿主细胞分裂时，新的细胞就会携带病毒的DNA，从而延续感染。
早在数年前，科学家就在不分裂细胞的细胞核中发现了完整的HIV衣壳（capsid），甚至通过成像获得的电子断层图像显示了这种病毒的蛋白包膜通过核孔---细胞核周围膜上的开口，允许分子进出，病毒完好无损地通过核孔。但是，科学家一直不知道HIV的完整衣壳是如何通过具有选择性且狭窄的核孔的。
研究发现了一种令人震惊的现象：HIV病毒衣壳已经进化到可以直接突破保护细胞核免受病毒入侵的重要屏障，并且不需要依赖常规的核转运蛋白，而是直接穿过核孔进入细胞核。这意味着HIV病毒具有一种独特的、高度适应性的机制，可以绕过细胞的病毒防御系统，将自己的遗传物质悄无声息地“偷运”进细胞核，进一步整合到染色体中。
研究团队也明确指出，目前仍有许多关于HIV衣壳的问题有待进一步解决。例如，我们还不完全清楚HIV衣壳在细胞内的具体位置，以及如何分解并释放其中的基因组。这些问题的研究将有助于我们更深入地理解HIV病毒的感染机制，为开发新的抗病毒药物和治疗策略提供重要的线索。
HIV衣壳（黄绿色）进化成一种转运蛋白，通过凝胶状FG相进入细胞核
40多年来，科学家们对HIV的研究从未停止，每一次的突破都为我们更深入地理解这种病毒提供了可能。抗病毒疗法的出现，使得HIV感染者的寿命得以延长，甚至达到了接近正常人的水平。保持积极的心态，相信现代医学的力量，也是战胜疾病的重要力量。
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