世界有近3700萬(wàn)人攜帶艾滋病病毒（HIV）。當病毒破壞大量免疫細胞，人體便無(wú)法對抗感染，進(jìn)而發(fā)展成艾滋病。2014年，共有100多萬(wàn)人被艾滋病奪去生命。過(guò)去三年半時(shí)間里，一支由美國6所大學(xué)的研究人員組成的研究小組一直將目光鎖定一種蛋白質(zhì)，希望發(fā)現此前未知的秘密。研究顯示這種蛋白質(zhì)能夠控制艾滋病毒劫持細胞并開(kāi)始復制的能力。這一發(fā)現為研發(fā)潛在的艾滋病毒抑制療法指出了一個(gè)新方向。

　　此項研究由特拉華大學(xué)、匹茲堡大學(xué)醫學(xué)院、伊利諾斯大學(xué)香檳分校、卡耐基·梅隆大學(xué)、佛羅里達州立大學(xué)國家高磁場(chǎng)實(shí)驗室和范德堡大學(xué)醫學(xué)院共同進(jìn)行。研究小組由特拉華大學(xué)帶隊，經(jīng)費由美國國立衛生研究院和國家科學(xué)基金會(huì )提供，研究發(fā)現刊登在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

　　研究過(guò)程中，他們利用一系列先進(jìn)設備和技術(shù)——包括魔角旋轉核磁共振分光術(shù)和電腦分子模擬——在個(gè)體原子移動(dòng)層面分析艾滋病毒與宿主細胞蛋白——親環(huán)素A之間的交互作用。研究領(lǐng)導人、特拉華大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)教授塔吉亞娜·波列諾娃表示：“簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們發(fā)現艾滋病毒的傳染性可以被這些蛋白質(zhì)的移動(dòng)調節。這是一種非常微妙的調節策略，并不會(huì )大幅改變病毒的內部結構。”

　　艾滋病毒的尺寸只有紅細胞的六十分之一，長(cháng)有一個(gè)錐形殼或者說(shuō)蛋白質(zhì)衣殼，四周被兩個(gè)RNA鏈和復制所需的酶環(huán)繞。與任何病毒一樣，艾滋病毒入侵宿后最初只進(jìn)行自我復制，隨后才誘導確定的宿主細胞生成新病毒。

　　艾滋病毒如何入侵細胞？在人體內，親環(huán)素A能夠通過(guò)與艾滋病毒衣殼間的交互作用加快或者抑制病毒感染，但確切機制仍舊是一個(gè)不解之謎。艾滋病毒衣殼蛋白的一部分——親環(huán)素A環(huán)——負責與人類(lèi)宿主細胞的親環(huán)素A結合。一旦結合，病毒通常變?yōu)閭鞲行?。不過(guò)，只要親環(huán)素A環(huán)內的一個(gè)氨基酸發(fā)生變化，便可導致病毒出現相反行為。在親環(huán)素A存在情況下，病毒變?yōu)榉莻魅拘?；沒(méi)有親環(huán)素A存在情況下則變?yōu)閭魅拘?。波列諾娃說(shuō)：“這種變化被稱(chēng)之為‘逃避突變’，原因在于它們能夠讓病毒‘擺脫’對親環(huán)素A的依賴(lài)。”

　　魔角旋轉核磁共振儀內的旋轉器，研究樣本便放置在里面。

　　為了揭示這種逃避機制，研究小組對結合了親環(huán)素A的不同變種艾滋病毒的衣殼蛋白組裝進(jìn)行檢測分析。借助魔角旋轉核磁共振分光術(shù)，他們逐個(gè)原子地記錄下蛋白組裝的移動(dòng)，時(shí)間跨度從納秒到毫秒，再從十億分之一秒到千分之一秒。研究小組發(fā)現結合區因變異導致的自然發(fā)生的移動(dòng)減少允許病毒擺脫對親環(huán)素A的依賴(lài)。魔角旋轉核磁共振實(shí)驗對這種移動(dòng)進(jìn)行了直接探測，記錄下核子磁交互作用的變化。電腦模擬允許研究小組將移動(dòng)可視化。

　　衣殼蛋白的某些部分根本不移動(dòng)或者移動(dòng)幅度很小，其他部分則大幅度移動(dòng)，時(shí)間跨度也存在很大差異；親環(huán)素A環(huán)是其中最為活躍的區域。波列諾娃指出令人感到吃驚的是，這種大幅度移動(dòng)發(fā)生在組裝的衣殼中。此外，這種動(dòng)態(tài)活動(dòng)能夠被核磁共振探測到并用電腦進(jìn)行模擬。她說(shuō)：“這是我們第一次在動(dòng)態(tài)研究中實(shí)現實(shí)驗和模擬之間的定量一致。尤為讓我們感到興奮的是，這是我們對一個(gè)如此復雜的系統進(jìn)行研究時(shí)取得的。我們希望這項研究能夠引導和研發(fā)新的治療干預手段，例如讓小分子充當HIV衣殼的互動(dòng)者，抑制這種動(dòng)態(tài)活動(dòng)。”

　　波列諾娃表示擁有艾滋病毒學(xué)、結構生物學(xué)、生物物理學(xué)和生物化學(xué)知識的多樣化團隊是研究取得成功的關(guān)鍵。此外，這項研究也得益于國家高磁場(chǎng)實(shí)驗室的高磁場(chǎng)核磁共振設施。據悉，這支研究小組由國立衛生研究院資助的匹茲堡艾滋病毒蛋白交互作用研究中心組織。在安吉拉·格隆恩伯恩教授的領(lǐng)導下，該中心匯聚了一批高水平的科學(xué)家同時(shí)還擁有相關(guān)設施，幫助科學(xué)家揭示艾滋病毒蛋白質(zhì)與宿主細胞之間的交互作用。