科学家们最近揭示了关于HIV-1（导致艾滋病的病毒）如何巧妙地利用细胞机制以实现自身生存的新细节。通过研究病毒与其感染的细胞之间复杂的相互作用，研究人员发现HIV-1在复制自身的同时削弱宿主细胞防御的独特策略。这项重要研究已发表在期刊《自然结构与分子生物学》上。
位于维尔茨堡的霍尔姆霍兹RNA基础感染研究所（HIRI）和雷根斯堡大学的科学家团队揭示了HIV-1（导致艾滋病的病毒）如何熟练地劫持细胞机制以便于自身生存的见解。通过解析病毒与宿主之间的分子相互作用，研究人员确定了HIV-1为确保自身复制而采用的新策略，同时抑制宿主的细胞防御。这项研究发表在期刊《自然结构与分子生物学》上。
HIV-1与其他病毒相似，无法自行生产蛋白质，依赖宿主细胞的机制来翻译其遗传物质。在感染宿主细胞后，病毒控制翻译过程，该过程将信使核糖核酸（mRNA）转化为蛋白质。“在这项研究中，我们结合了核糖体分析、RNA测序和RNA结构探测，创建了病毒复制过程中病毒与宿主翻译景观的深入图谱，”研究的主要作者Neva Caliskan表示。曾任维尔茨堡霍尔姆霍兹RNA基础感染研究所（HIRI）组长，与朱利叶斯-马克西米利安大学（JMU）合作，目前是雷根斯堡大学生物化学第三系主任。
病毒翻译策略
一个重要发现是识别出HIV-1 RNA中的未知成分，称为上游开放阅读框（uORFs）和内部开放阅读框（iORFs）。这些“隐藏的基因片段”在调节病毒蛋白的产生和影响与宿主免疫系统的相互作用中可能至关重要。“例如，uORFs和iORFs可以作为调控因子，确保蛋白质生产的准确时机和最佳水平，”HIRI的博士后研究员、该研究的主要作者Anuja Kibe解释道，该研究发表在《自然结构与分子生物学》上。
另一个关键发现是在病毒基因组中的“帧移位点”附近发现了一个复杂的RNA结构，负责生产两个重要蛋白质Gag和Gag-Pol的正确比例。这些蛋白质对组装感染性颗粒和HIV-1的复制至关重要。研究人员表明，这一扩展的RNA结构不仅会导致核糖体在该位点上游发生碰撞——可能调节翻译——而且还帮助保持帧移的效率。“我们还证明，利用抗病毒分子针对这一RNA结构可以将帧移效率降低近40%，为新抗病毒药物的开发铺平道路，”Caliskan指出。
转变优先事项
Redmond Smyth，前HIRI霍尔姆霍兹青年研究者组组长，现在是法国斯特拉斯堡国家科学研究中心（CNRS）的组长，强调：“有趣的是，我们的分析显示，尽管HIV-1 mRNA在感染期间翻译效率很高，但病毒抑制了宿主的蛋白质生产，特别是在翻译的起始阶段。”这一策略使得HIV-1能够专注于自身需求，同时有效地抑制宿主的防御反应。因此，病毒可以继续有效地操控宿主细胞机制，即使在压力下。
超越简单干扰
研究人员还发现，核糖体在病毒RNA的特定区域，特别是在帧移位点前面，发生碰撞。“这些碰撞并不是随机的，而是经过精心调节的暂停，可能影响核糖体与后续RNA结构的相互作用，”研究的合著者、雷根斯堡大学计算免疫学主席Florian Erhard表示。
总之，这项研究不仅提供了HIV-1感染细胞内翻译景观的全面概述，还揭示了许多潜在的治疗策略靶点。发现对病毒复制至关重要的重要RNA结构和遗传元件，为开发可以干扰这些过程的药物提供了新的可能性。“通过深入了解病毒操控我们细胞的巧妙方法，这些发现可以帮助我们朝着创新治疗迈进，未来或许能智胜病毒，”Caliskan补充道。
