芝加哥大學的研究人員發現了愛滋病毒的囊殼結構如何使病毒進入細胞核，從而對病毒的複製機制和潛在的藥物開發目標有了新的認識。這項研究強調了噬菌體彈性的重要性和核孔的作用，標誌著人們對愛滋病毒的認識取得了重大進展，並為對抗這種病毒提供了新的策略。

芝加哥大學的化學家們成功地組裝了一個核孔複合體和HIV-1 病毒外殼的大型模型，新研究揭示了愛滋病毒是如何在侵入細胞時蠕動進入細胞核的。

由於病毒必須劫持別人的細胞才能複製，因此它們變得非常擅長於此–發明了各種各樣的伎倆。

根據他們的模型，呈圓錐形的愛滋病毒帽狀體將其較小的一端指向細胞核的孔隙，然後將自己棘輪式地擠入。一旦核孔夠開闊，囊殼就會有足夠的彈性擠進去。科學家說，重要的是，囊體結構的靈活性和孔隙本身在滲透過程中都發揮了作用。

這項發現是透過模擬數千種蛋白質的相互作用得出的，它將為更好地了解愛滋病毒指明方向，並為治療藥物提出新的標靶。芝加哥大學研究科學家、論文第一作者阿爾帕-胡戴特（Arpa Hudait）說：”例如，你可以嘗試讓愛滋病毒的外殼彈性降低，我們的數據表明，這將阻礙它進入細胞核的能力。”

這項研究也對核孔本身進行了最廣泛的模擬，核孔在許多生物過程中都非常重要。

囊殼與細胞

Hudait 是海格-帕帕齊安化學傑出服務教授Gregory Voth 實驗室的成員，該實驗室專門從事模擬研究，以揭示病毒攻擊細胞時發生的複雜生物過程。

在這種情況下，Voth 和Hudait 的研究重點是所謂的HIV 膠囊–含有HIV 遺傳物質的膠囊，它進入宿主細胞核，迫使細胞複製HIV 的關鍵成分。

噬菌體是一種複雜的機械，由一千多個蛋白質組裝成圓錐狀，一端較小，另一端較大。要進入宿主細胞核，它必須偷偷溜進去。但科學家們並不清楚這是如何發生的。”這部分內容多年來一直是個謎，”論文的資深作者沃斯說。”很長一段時間裡，沒有人確定噬菌體是在進入孔隙前還是在進入孔隙後破裂的”。

最近的成像研究表明，囊殼在核孔複合體中蠕動時保持完好無損。這基本上就是細胞核”收發郵件的郵槽”。

“孔道複合體是一種令人難以置信的機械；它不能讓任何東西進入細胞核，否則你就會有大麻煩，但它必須讓相當多的東西進入。不知何故，HIV 的外殼想出瞭如何潛入的辦法，」沃斯說。”問題是，我們無法現場觀察。要想獲得一個單一的、瞬間的快照，你必須付出英勇的實驗努力”。

為了填補空白，Hudait 在電腦上對愛滋病毒外殼和核孔複合體進行了艱苦的模擬，其中包括數千種共同工作的蛋白質。

在進行模擬時，科學家發現，噬菌體先將其最小的一端楔入孔中，然後再逐漸將自己棘輪化，這樣噬菌體就更容易進入孔中了。沃思說：”它不需要主動工作就能做到，這只是物理學原理–我們稱之為靜電棘輪。這有點像你曾經遇到過的安全帶收緊的情況，它會越來越緊”。

他們也發現，孔隙和噬菌體都會隨著壓力的增加而變形。有趣的是，構成帽狀體結構的分子晶格出現了一些秩序較差的小區域，以適應壓力的作用。”這並不像人們想像的那樣，是固體在壓縮或膨脹。”

這項發現可能有助於解釋為什麼噬菌體是錐形的，而不是像圓柱體那樣的形狀，因為圓柱體乍看之下可能更容易滑過孔隙。

科學家說，愛滋病毒在體內傳播過程中的每一個細節都是一個機會，我們可以從中發現漏洞，並開發出針對這些漏洞的藥物。從廣義上講，這也是對生物學的一個基本面的觀察。

沃思說：”我認為，這種建模也為我們提供了一種新的方法，讓我們了解許多東西是如何進入細胞核的，而不僅僅是愛滋病毒。”

編譯來源：ScitechDaily