芝加哥大學化學家的一項研究發(fā)現，艾滋病毒利用自我復制的過程中，有一個新的關鍵步驟。

這項研究于1月6日發(fā)表在《科學進展》上，使用計算機建模來關注HIV如何形成攜帶其遺傳物質的膠囊 - 特別是稱為IP6的特定離子的作用。科學家們此前曾懷疑IP6具有重要功能，但并不確切知道它是如何工作的。

該理論可以解釋有前途的新藥成功的各個方面，并為其他治療方法指明道路。

復制復制

多年來，我們已經知道艾滋病毒是艾滋病背后的危險病毒，但我們對它進入人體時的行為知之甚少。解開一系列復雜的生化事件可以向我們展示病毒可以在何處以及如何對抗。

HIV將其遺傳物質攜帶在一個稱為衣殼的小膠囊中。

“這種衣殼多年來一直是HIV研究人員的目標，”芝加哥大學Haig P. Papazian杰出服務化學教授，該論文的資深作者Gregory Voth說。“我們的想法是，如果我們能夠阻止衣殼形成，或導致它們畸形，我們就可以防止艾滋病毒具有傳染性和復制性。

衣殼由大約一千種蛋白質組成，形成六面形狀或五面形狀，像磚塊一樣組裝成封閉結構。科學家們知道，被稱為IP6的離子在這個過程中也很重要，但不確切的原因。

對于Voth教授的研究小組來說，這是一個完美的問題，該小組專門使用計算機模擬來理解復雜分子的行為。

博士生Manish Gupta是該論文的第一作者，他建立了一個HIV衣殼成分模型。然后，該團隊進行了多次模擬，變化略有不同，以了解衣殼是如何組裝的，以及哪些部件至關重要。

從他們以前的研究中，該團隊知道IP6離子有利于坐在五面結構的中間。但是他們的新模擬表明，一些IP6離子必須結合到這些五面結構中，以便在衣殼組裝過程中很早就穩(wěn)定它們，以便最終閉合。

“當衣殼開始組裝時，這些五面結構創(chuàng)造了一個高曲率的區(qū)域，衣殼需要最終關閉末端，”Voth解釋說。“如果他們不這樣做，結構開始形成一個兩端都打開的管子，它不能關閉。

如果該過程導致管而不是封閉的形狀，則遺傳物質不能被封閉，也不能攜帶到下一個目標。病毒無法復制。

雖然IP6很小，只影響所涉及的數百個分子中的十幾個，但它在這個過程中起著巨大的作用。

“IP6也需要從一開始就參與進來。這有點像飆車;如果你沒有從起跑線上獲得正確的速度，你就完蛋了，“沃斯說。

關鍵發(fā)現

這一結果可以解釋目前正在人體試驗中的一種藥物：來那卡韋。Lenacapavir與IP6“競爭”，將六面結構穩(wěn)定在五面結構上。這使得該過程傾向于使用開放式管形狀而不是封閉的衣殼。

“這是一個非常令人興奮的結果。任何對病毒組裝至關重要的東西都可能成為藥物靶標，所以我們一直在尋找這些關鍵階段，“Voth解釋說。

Voth還表示，該團隊有興趣發(fā)現這一過程是否對HIV以外的病毒更普遍。“也許這些'次要'參與者比我們想象的更重要，”他說。

這些是非常復雜的模擬，涉及一百萬個或更多的單個原子;它們必須在超級計算機上執(zhí)行。這些是在德克薩斯大學奧斯汀分校的德克薩斯高級計算中心(TACC)的Frontera超級計算機上運行的。

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