這種病原體--人類(lèi)免疫缺陷病毒的外殼護著(zhù)病毒,直到其在體細胞展開(kāi)破壞性的影響。研究人員現在已經(jīng)將這個(gè)外包殼的結構完全解碼,這會(huì )對新藥的發(fā)展有很大的幫助。
這種微小不點(diǎn)有一個(gè)可怕的效應:它們一旦進(jìn)入身體,便盯上特殊的免疫細胞,并使之只產(chǎn)生(病毒)自己的新副本。人體的免疫系統開(kāi)始散架了,隨著(zhù)時(shí)間的推移,艾滋病免疫缺陷的病逐漸顯現。
各種藥物雖或可以減緩HIV病毒的發(fā)展。但是,由于病原體始終能夠做到經(jīng)突變使其對藥物不敏感,新的藥物便成為急需。
著(zhù)手點(diǎn)之一就是該病毒的外層,所謂的衣殼。它是位于病原體外包圍殼下方的遺傳物質(zhì)的那部分。只有當病毒進(jìn)入細胞,才打開(kāi)此衣殼,現在暴露的病毒基因組便可進(jìn)入細胞的遺傳物質(zhì)中。在這個(gè)過(guò)程中,各個(gè)時(shí)間都必須是確定的,而這里將有可能阻斷病毒。
一組美國研究人員現在已經(jīng)解碼了衣殼的結構,在專(zhuān)業(yè)雜志《自然》"Nature"上發(fā)表了他們的工作報告。除此之外,使用在伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的千萬(wàn)億次超級計算機"藍水"是必要的。"現在我們知道了衣殼的確切化學(xué)結構,這樣現在就可以開(kāi)發(fā)藥物來(lái)攻擊它,以前它只有通過(guò)試驗-錯誤-原則,"參與這項研究的研究人員克勞斯·舒爾滕Klaus Schulten說(shuō)。這個(gè)現已被解碼了的結構,可使人搜索到能夠進(jìn)行的攻擊點(diǎn) – 開(kāi)孔或其他的凹凸不平的表面,而使分子進(jìn)入,讓其衣殼裂開(kāi)或者根本無(wú)法打開(kāi)。將病毒基因組關(guān)閉。
研究人員經(jīng)多年的工作,就衣殼的結構完全顯示。可問(wèn)題是:一方面,有可能將形成衣殼的蛋白質(zhì)(CA)以晶體的形式培養出來(lái),以使得它的三維結構可以在原子水平上得以闡明- 但一個(gè)整體的衣殼卻無(wú)法結晶。另一方面,衣殼可以通過(guò)電子顯微鏡觀(guān)察 - 但分辨能力很差。
在電子顯微鏡下的小星星
科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種程序,原則上由這些已記錄 – 及其更多 – 綜合到一起。用"藍水"幫助來(lái)塑造衣殼。這是必要的,用以模擬6千4百萬(wàn)單個(gè)原子,只有超級計算機才有可能。這些原子的95%屬于水分子和于其中溶解的離子,衣殼的此類(lèi)圍繞在一個(gè)細胞的周?chē)藙谒?middot;舒爾滕Klaus Schulten所述如是。衣殼近1300個(gè)蛋白質(zhì)組成含有約3百萬(wàn)個(gè)原子。
衣殼蛋白大多是六聚體- 在電子顯微鏡下,這些看起來(lái)像六角星。然而,在在衣殼的一些地方,也有五角星的五聚體。它們是必要的,這樣才可能使衣殼封閉。如果你只有六聚體,形成只能是長(cháng)的細管。
當然,并非每衣殼都有完全相同的結構,而是形狀各異。Schulten舒爾滕說(shuō):"我們發(fā)表了兩種典型的衣殼結構,".模型由216個(gè)六聚體,另一個(gè)是186個(gè) – 兩個(gè)都包含正好整整12五聚體。是,五聚體的這個(gè)數字是必須的,這還需要通過(guò)近300年的數學(xué)家萊昂哈德·歐拉Leonhard Euler公式推導幫助,舒爾滕說(shuō)Schulten.
科學(xué)家們估計尤其是在五聚體的環(huán)境中會(huì )有漏洞,當可對衣殼行攻擊之勢。這種衣殼作為藥物靶也顯示了一個(gè)在自然界中有趣的性質(zhì):猴子能抵御HIV是因為其之免疫系統能破壞衣殼。
衣殼模型,圍裹HIV病毒的遺傳物質(zhì):研究認為衣殼的整體結構已解碼 – 他們使用不同的技術(shù)獲得了數據,而后在一臺超級計算機的幫助下合并到一起。只有一種類(lèi)型的蛋白質(zhì)CA,近1300 CA蛋白構成衣殼。他們通常是六聚體(藍色),在衣殼上有12個(gè)點(diǎn)是五聚體(綠色)。
CA在電子顯微鏡下的六聚體管:沒(méi)有五聚體就無(wú)以形成衣殼。實(shí)驗室的實(shí)驗表明,CA六聚體加起來(lái)只能形成長(cháng)管。在圖b中的黃色箭頭點(diǎn)到所謂的螺旋相鄰的六聚體間的連接。在左下角的圖像邊緣的黑條對應的是100納米。
蛋白質(zhì)模式:可以看到這里有三個(gè)CA六聚體(藍色和橙色)。雖然此模型出現之前就已知是由蛋白形成結構和膠囊構成的衣殼。然,一個(gè)準確的3D結構的此衣殼仍不清楚。
HIV病毒(模型,檔案照片)的結構,避裹的衣殼(綠色)起著(zhù)病毒遺傳物質(zhì)的保護作用。只有當病毒找到一個(gè)(宿主)細胞后才會(huì )打開(kāi),以使病原體基因組整合到宿主細胞的基因組中。周衣殼的外圍是個(gè)球殼。此蛋白坐可以靠牢在宿主細胞,也是病原體打開(kāi)細胞的切口。
HIV病毒衣殼(電子顯微鏡):紅色箭頭指向CA-六聚體。黃色星號標記點(diǎn)衣殼特別強烈的彎曲處。可以想象的是,此處應能更容易進(jìn)攻衣殼。
具216六聚體和十二五聚體的衣殼模型:"在我們確切的知道了衣殼的化學(xué)結構之后,才有睜眼開(kāi)發(fā)藥物攻擊它之可能,此前只能通過(guò)"嘗試-錯誤-原則"去發(fā)展。"參與研究的伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究員克勞斯舒爾滕這樣說(shuō)。
7.雜志"自然"的標題:針對衣殼的特效藥,當是新的迫切需要防止艾滋病毒的藥物。由于該病毒能迅速變異,至今所使用藥物常常是不敏感的。因此,只有針對病原體的各區域藥效,才可有所助。
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