在艾滋病毒中实时开拓方法轨道分子揭示动态结构

时间：2021-10-09 08:51:59 来源：

艺术家的GAG分子蛋白的再现，形成晶格六边形结构的衍射穿过病毒样颗粒。

技术可以在室温下实时跟踪分子。

病毒是可怕的。他们侵入了看不见的军队等细胞，每种类型都会带来自己的攻击战略。虽然病毒破坏了人类和动物的社区，但科学家们争抢回来。许多许多利用电子显微镜，可以“看到”病毒中的辛分子正在做什么的工具。然而，即使是最先进的技术也要求将样品冷冻并固定以获得最高分辨率。

现在，犹他大学的物理学家在室温下实时成像病毒样颗粒的方式，具有令人印象深刻的分辨率。在一项新的研究中，该方法揭示了形成人免疫缺陷病毒（HIV）的主要结构组分的格子是动态的。从Gag和Gagpol蛋白制成的扩散晶格的发现，长期以来是完全静态的，打开潜在的新疗法。

当来自受感染的细胞的HIV颗粒芽时，病毒在感染性之前经历滞后时间。蛋白酶，嵌入作为Gagpol蛋白中的半分子的酶，必须在称为二聚化的过程中键合到其他类似分子中。这触发了导致传染粒子的病毒成熟。没有人知道这些半蛋白酶分子如何彼此发现并二聚体，但是它可能与由Gag形成的晶格和粘性蛋白质的重新排列在病毒包络内部。GAG是主要的结构蛋白，已被证明足以组装类似病毒样颗粒。GAG分子形成栅格六边形结构，其与散布的微小间隙互化。新方法表明，GAG蛋白质格不是静态的。

图像显示用100％HIV GAG蛋白野生型（面板A）和用100％GAG-DENDRA2荧光蛋白（Panel B）转染的细胞转染的40nm部分。每种代表性的VLP显示在每个面板的底部。

“该方法是通过使用显微镜前方前进的步骤，传统上仅提供静态信息。除了新的显微镜方法外，我们使用数学模型和生化实验来验证莱迪思动态，“Us物理与天文学系的研究生研究助理研究生研究助理说。“除了病毒之外，该方法的主要含义是您可以看到分子在细胞中的移动方式。您可以研究任何生物医学结构。“

本文于2020年6月26日在生物物理学期刊中公布。

映射纳米机器

科学家首先没有寻找动态结构 - 他们只是想研究GAG蛋白质格子。萨哈带来了两年的努力，“破解”显微镜技术能够在室温下研究病毒颗粒，观察他们在现实生活中的行为。病毒的规模是微小的 - 直径约120纳米 - 所以Saha使用干涉测量光活化定位显微镜（iPalm）。

首先，萨哈用荧光蛋白质标记了荧光蛋白，称为Dendra2，并产生了所得的Gag -Dendra2蛋白的病毒样颗粒。这些病毒样颗粒与HIV颗粒相同，但仅由GAG-DENDRA2蛋白质晶格结构制成。Saha表明，所得的GAG-DENDRA2蛋白质以与常规GAG蛋白组成的病毒样颗粒相同的方式组装了病毒样颗粒。荧光附着允许IPALM以10纳米分辨率的分辨率将颗粒图像图像图像。科学家们发现，每个固定的病毒样颗粒掺入1400至2400 GAG-DENDRA2蛋白，布置在六边形晶格中。当他们使用IPALM数据来重建格子的延时图像时，似乎Gag-Dendra2的格子随着时间的推移而不是静态。为了确保，他们以两种方式独立验证：数学和生物化学。

首先，它们将蛋白质晶格贴成均匀的单独区段。使用相关性分析，他们测试了每个段如何随着时间的推移与自身相关，从10到100秒。如果每个段继续与本身相关，蛋白质是静止的。如果它们失去相关性，蛋白质已经扩散。他们发现随着时间的推移，蛋白质是非常动态的。

他们验证动态格子的第二种方式是生物化学上的。对于该实验，它们产生了类似病毒样颗粒，其晶格由80％的GAG野生型蛋白质组成，10％的GAG标记为SPAN，10％的GAG标记为HALO。Snap和Halo是可以绑定连杆的蛋白质，该连接器永远将它们结合在一起。该想法是鉴定蛋白质格子中的分子是否保持静止，或者如果它们迁移位置。

“Gag-蛋白随机组装。Snap和Halo分子可以是格子内的任何地方 - 有些可能彼此接近，有些人会很远，“萨哈说。“如果晶格发生变化，则分子彼此接近有可能。”

萨哈将称为HAXS8的分子引入病毒样颗粒中。HAXS8是二聚物 - 当它们在彼此的结合半径内时，共价结合卡扣和卤素蛋白的分子。如果SNAP或HALO分子相互移动，则它们将产生二聚化复合物。她随着时间的推移追踪这些二元复合浓度。如果浓度发生变化，则表示彼此发现的新分子对。如果浓度降低，则表示蛋白质分开。无论哪种方式，它都会表明运动已经发生。他们发现随着时间的推移，二聚化复杂的百分比增加;晕圈和卡扣蛋白质在晶格上移动并随着时间的推移而聚集在一起。