在它们的出路上:结构HIV蛋白在从被感染的细胞中逃脱之前组合在一起

人类免疫缺陷病毒(HIV)感染并最终破坏受感染患者的免疫细胞。这导致了一种危及生命的疾病,即获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)。目前尚不存在治愈艾滋病毒/艾滋病的方法,而且治疗费用高昂,降低了生活质量。因此,基础科学研究仍然是必要的,以官方manbetx手机版增加我们对艾滋病毒的了解,尤其是因为病毒在感染患者体内改变自己,以逃避给药。

在我们的研究中官方manbetx手机版,我们主要关注病毒Gag蛋白。病毒Gag是一种结构蛋白,它在病毒基因组(以RNA的形式)周围形成保护壳,并赋予病毒形状。在HIV感染的细胞内,已知病毒Gag蛋白在细胞膜上聚集,然后从细胞中萌发,最终形成新的感染性病毒。

病毒Gag可以分为不同的结构域,这些结构域允许蛋白质与其他生物分子相互作用。先前的研究表明,分子间Gag-Gag相互作用通过衣壳结构域(CA)发生,gag -膜相互作用通过基质结构域(MA)发生,Gag-RNA相互作用通过核衣壳结构域(NC)介导。然而,在与细胞膜相互作用之前,Gag蛋白是否以及在多大程度上已经在病毒组装的早期阶段组合在一起,目前尚不清楚。

通过将绿色荧光探针(分子灯泡)连接到病毒Gag蛋白上,可以使用荧光显微镜方法和先进的分析技术在活细胞中准确评估其密度、迁移率和簇大小。

通过将绿色荧光探针(分子灯泡)连接到病毒Gag蛋白上,可以使用荧光显微镜方法和先进的分析技术在活细胞中准确评估其密度、迁移率和簇大小。

我们通过在活的人类细胞中进行模拟hiv感染细胞条件的实验来解决这个问题,包括用荧光标记(分子灯泡)标记的Gag蛋白的特殊版本。利用超灵敏的荧光显微镜和先进的数学分析(基于图像相关光谱学),我们可以监测Gag蛋白在细胞内移动的速度和它们堆积的密度,无论是成群移动还是单独移动,以及簇大小是否与Gag密度相关。

特别是,我们能够在细胞质中鉴定出两个不同的Gag物种种群;一个更快的和一个更慢的移动Gag。改变Gag蛋白的一部分(NC结构域)以破坏其与RNA的相互作用,增加了快速移动物种的细胞Gag流动性,我们也证明了由单个Gag蛋白分子组成。其他影响分子间Gag-Gag相互作用或膜结合的改变并没有进一步增加迁移率。因此,Gag移动性在膜运输之前影响Gag- rna在细胞质中的相互作用,并且独立于任何膜相互作用。令人惊讶的是,当我们通过结合一些改变来消除Gag内所有可能的相互作用(RNA,膜和分子间相互作用)时,Gag的扩散速度仍然比预期的纯物种自己移动的速度要慢。这表明,除了RNA作为Gag寡聚化的支架外,其他细胞蛋白实际上也参与Gag运输,并在Gag到达细胞膜之前形成稳定或短暂的Gag相互作用。

另一方面,移动较慢的Gag物种包含Gag簇,其大小取决于细胞总蛋白质密度,正如先前提出的Gag衣壳结构域所期望的那样,任何由分子间相互作用驱动的过程都是如此。因此,HIV-1的组装不纯粹是一个膜过程,而是在细胞池内通过一种明确的聚集机制开始的。这很可能是病毒复制和感染性病毒形成的重要一步。

出版

活细胞观察细胞内HIV-1组装开始揭示rna相互作用Gag寡聚物。
Hendrix J, Baumgärtel V, Schrimpf W, Ivanchenko S, Digman MA, Gratton E, Kräusslich HG, m ller B, Lamb DC
细胞生物学杂志2015年8月17日

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