科学家发现阻止HIV感染的分子背后的秘密

2020-05-14 09:16

恒河猴在感染艾滋病时不会胡闹。他们有一种蛋白质,可以有效地阻止入侵的HIV颗粒。

一群芝加哥大学的科学家宣布了一项创新研究,该研究解释了猕猴的免疫蛋白TRIM5α如何发挥其神奇作用。科学家们说,这也代表了建模复杂生物蛋白如何自身组装的科学科学的重要一步。

科学家发现阻止HIV感染的分子背后的秘密

“这些蛋白共同包围在一个六角形网艾滋病毒衣壳和限制病毒活性,”博士后研究人员阿尔文宇和研究,这是发表在主要作者自然传播。

事实证明,秘密的一部分似乎是缺陷- 晶格网中的不规则性使TRIM5α蛋白可以灵活地包裹入侵病毒采取的任何形状。

Yu和Gregory Voth教授一直在努力使用计算机模拟来理解生物过程的基础物理学。但是,实际上代表HIV病毒中每个原子的模拟甚至很容易使最大的超级计算机不知所措,因此,存在一种精妙的方法来选择哪些部分对模拟至关重要,哪些部分可以安全地像素化。这称为“粗粒度”。

他们将注意力转向了TRIM5α蛋白的奥秘。Yu和Voth知道TRIM5α可以形成二维晶格,但是仍然存在关于蛋白质如何共同包裹在三维衣壳周围的问题。因此,他们根据其他有关其构成的实验所知,进行了模拟并模拟了蛋白质如何与入侵病毒相互作用。

新模型提出了几个关键点。一种是该蛋白质利用精心设计的“跳跃”机制逐渐积聚在衣壳顶部,直至达到临界点。然后,随着晶格的生长,蛋白质相互挤压在一起,使得晶格中开始出现不规则现象。

合作者的仔细实验验证了他们在模型中看到的结果。Yu推测这些不规则性很重要,因此猴子TRIM5α可以适应不同形状的HIV胶囊。于说:“ HIV衣壳的结构显着变化,因此这些TRIM蛋白也需要具有适应其不同结构的能力。”

蛋白质与病毒之间的结合强度也很重要。Yu解释说:“ 蛋白质和病毒之间的相互作用也达到了很好的平衡。这种晶格的组装是一种集体行为,只会在非常特殊的相互作用强度范围内发生。”

这些知识有一天可能有助于为艾滋病治疗提供信息。

沃斯说:“这对计算也有影响。这是非常大的分子系统计算机模拟技术的一大进步。它确实有效地代表了超过十亿个原子,而在全原子分辨率的研究中这是永远做不到的。从这个意义上说,这是一场革命。”


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