化学家说微小的离子对HIV复制至关重要

芝加哥大学化学家的一项研究发现，艾滋病毒利用自我复制的过程中，有一个新的关键步骤。

这项研究于1月6日发表在《科学进展》上，使用计算机建模来关注HIV如何形成携带其遗传物质的胶囊 - 特别是称为IP6的特定离子的作用。科学家们此前曾怀疑IP6具有重要功能，但并不确切知道它是如何工作的。

该理论可以解释有前途的新药成功的各个方面，并为其他治疗方法指明道路。

复制复制

多年来，我们已经知道艾滋病毒是艾滋病背后的危险病毒，但我们对它进入人体时的行为知之甚少。解开一系列复杂的生化事件可以向我们展示病毒可以在何处以及如何对抗。

HIV将其遗传物质携带在一个称为衣壳的小胶囊中。

“这种衣壳多年来一直是HIV研究人员的目标，”芝加哥大学Haig P. Papazian杰出服务化学教授，该论文的资深作者Gregory Voth说。“我们的想法是，如果我们能够阻止衣壳形成，或导致它们畸形，我们就可以防止艾滋病毒具有传染性和复制性。

衣壳由大约一千种蛋白质组成，形成六面形状或五面形状，像砖块一样组装成封闭结构。科学家们知道，被称为IP6的离子在这个过程中也很重要，但不确切的原因。

对于Voth教授的研究小组来说，这是一个完美的问题，该小组专门使用计算机模拟来理解复杂分子的行为。

博士生Manish Gupta是该论文的第一作者，他建立了一个HIV衣壳成分模型。然后，该团队进行了多次模拟，变化略有不同，以了解衣壳是如何组装的，以及哪些部件至关重要。

从他们以前的研究中，该团队知道IP6离子有利于坐在五面结构的中间。但是他们的新模拟表明，一些IP6离子必须结合到这些五面结构中，以便在衣壳组装过程中很早就稳定它们，以便最终闭合。

“当衣壳开始组装时，这些五面结构创造了一个高曲率的区域，衣壳需要最终关闭末端，”Voth解释说。“如果他们不这样做，结构开始形成一个两端都打开的管子，它不能关闭。

如果该过程导致管而不是封闭的形状，则遗传物质不能被封闭，也不能携带到下一个目标。病毒无法复制。

虽然IP6很小，只影响所涉及的数百个分子中的十几个，但它在这个过程中起着巨大的作用。

“IP6也需要从一开始就参与进来。这有点像飙车;如果你没有从起跑线上获得正确的速度，你就完蛋了，“沃斯说。

关键发现

这一结果可以解释目前正在人体试验中的一种药物：来那卡韦。Lenacapavir与IP6“竞争”，将六面结构稳定在五面结构上。这使得该过程倾向于使用开放式管形状而不是封闭的衣壳。

“这是一个非常令人兴奋的结果。任何对病毒组装至关重要的东西都可能成为药物靶标，所以我们一直在寻找这些关键阶段，“Voth解释说。

Voth还表示，该团队有兴趣发现这一过程是否对HIV以外的病毒更普遍。“也许这些'次要'参与者比我们想象的更重要，”他说。

这些是非常复杂的模拟，涉及一百万个或更多的单个原子;它们必须在超级计算机上执行。这些是在德克萨斯大学奥斯汀分校的德克萨斯高级计算中心(TACC)的Frontera超级计算机上运行的。