來自德國馬克斯-普朗克生物物理研究所、海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和海德堡大學(xué)醫(yī)院的研究人員*成功地對轉(zhuǎn)運(yùn)到被感染細(xì)胞的細(xì)胞核的過程中的人類免疫缺陷病毒（HIV，俗稱艾滋病病毒）進(jìn)行了成像。通過成像獲得的電子斷層圖像顯示了這種病毒的蛋白包膜通過核孔---細(xì)胞核周圍膜上的開口，允許分子進(jìn)出。他們發(fā)現(xiàn)，這種病毒完好無損地通過核孔，只是在細(xì)胞核內(nèi)破裂，并在那里釋放它的遺傳信息。這闡明了這種病毒的遺傳物質(zhì)整合到被感染細(xì)胞基因組中的一個重要機(jī)制。

HIV-1是這項(xiàng)研究的重點(diǎn)，它主要感染免疫系統(tǒng)中的某些細(xì)胞，從而大大削弱了人體自身對疾病的防御能力。這種病毒的遺傳物質(zhì)被安全地包裝在一種稱為“衣殼（capsid）”的圓錐形蛋白膠囊中?？茖W(xué)家們已知道，在感染過程中，這種衣殼如何穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，但不知道這種病毒的遺傳物質(zhì)是如何從衣殼進(jìn)入細(xì)胞核，并在那里引發(fā)新病毒的形成。

這就是這項(xiàng)研究的切入點(diǎn)。利用新開發(fā)的對病毒感染細(xì)胞中的分子復(fù)合物進(jìn)行三維成像的方法，這些研究人員成功地對這種病毒衣殼在運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞核的過程中直接成像。論文共同通訊作者、海德堡大學(xué)醫(yī)院傳染病學(xué)中心醫(yī)學(xué)主任Hans-Georg Kräusslich解釋說，“在此之前，人們都認(rèn)為這種衣殼不適合通過核孔。然而，HIV病毒基因組如何進(jìn)入細(xì)胞核的問題對它的增殖至關(guān)重要。因此，我們的結(jié)果支持尋找未來治療方法的新靶標(biāo)。”雖然目前的治療方案可以抑制這種病毒在體內(nèi)的增殖，但真正消除它的治愈方法迄今為止還是不可能實(shí)現(xiàn)的。

高分辨率成像平臺

為了在實(shí)驗(yàn)室中詳細(xì)了解被感染的免疫細(xì)胞的內(nèi)部運(yùn)作，這些研究人員使用了高分辨率的成像技術(shù)。在海德堡大學(xué)電子顯微鏡核心設(shè)施和海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室低溫電子顯微鏡服務(wù)平臺的幫助下，他們結(jié)合了光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡方法。他們能夠從數(shù)據(jù)中重建分子結(jié)構(gòu)的三維圖像。這使得他們能夠以高分辨率的方式可視化觀察病毒復(fù)合物的組成和結(jié)構(gòu)以及它們與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相互作用。

論文共同通訊作者、海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室訪問小組組長、自2019年起擔(dān)任馬克斯-普朗克生物物理學(xué)研究所所長的Martin Beck說，“我們兩個研究機(jī)構(gòu)之間卓有成效的合作以及技術(shù)的結(jié)合，有助于破解HIV感染的另一個謎團(tuán)。