科学家发现一种神秘的 HIV 成分的功能

布里格斯 马克斯・普朗克生物化学研究所的研究人员发现了 HIV 生命周期中一个重要步骤背后的机制。他们与海德堡大学和耶鲁大学的团队合作，发现神秘的 “间隔肽 2”（病毒成分之一）在将未成熟的 HIV-1 颗粒转化为传染性颗粒方面起着关键作用。该研究结果发表在《自然》杂志上。

为了具有传染性，HIV 必须经历一个成熟过程，这涉及基质蛋白（红色）的重排。在未成熟的病毒颗粒中，基质蛋白形成一个松散的晶格（右上），而在成熟的 HIV 中，由蛋白质间隔肽 2 的结合触发一个新的、稳定的晶格的形成（蓝色，右下）。 插图：Margot Riggi，生物化学 MPI

HIV-1 颗粒以未成熟、非感染的形式从受感染的细胞中释放出来。病毒颗粒的主要构建材料是大约 2000 个拷贝的长杆状蛋白质，称为 Gag。为了具有传染性，HIV 必须经历一个成熟过程。这涉及 HIV-1 蛋白酶（一种病毒酶），它将 Gag 切割成六个较小的蛋白质，包括衣壳蛋白和基质蛋白。这会导致病毒成分发生巨大的结构重排。

多年来，科学家们一直在探索包裹基因组的病毒衣壳的结构变化。相比之下，人们对病毒基质（包裹病毒的脂质膜正下方的蛋白质外壳）知之甚少。由马克斯・普朗克生物化学研究所所长兼结构生物学家约翰・布里格斯（John Briggs）领导的研究人员现在已经弄清楚了基质蛋白在成熟过程中如何重新排列成感染性颗粒。

科学家们使用最新的冷冻电子显微镜对病毒颗粒进行成像，然后使用计算图像分析得出病毒蛋白的非常详细的 3D 模型。出乎意料的是，他们发现基质的重排是由 “间隔肽 2” 触发的，它粘附在基质上并导致它以不同的方式堆积在一起。间隔肽 2 是切割 Gag 形成的六种成分中的另一种，但直到现在其功能尚不清楚。间隔肽 2 与基质蛋白的结合使病毒能够更快地与靶细胞融合。这项工作是与来自海德堡大学和美国耶鲁大学的合作伙伴共同完成的。

约翰・布里格斯解释说：“在我们的实验室中，我们在 2021 年获得了有关基质的第一个结构数据，但我们不知道是什么导致它在病毒成熟时重新排列。在这项新研究中，我们制作了更详细的矩阵层 3D 视图，这是了解正在发生的事情的关键。”

该研究的两位第一作者詹姆斯・斯泰西（James Stacey）和多米尼克・赫比克（Dominik Hrebik）解释了他们的发现。詹姆斯说：“病毒基质在其成熟形式中有一个口袋。我们知道那里有东西结合，但我们认为是来自膜的脂质。现在我们可以看到它是间隔肽 2。我们想知道这个口袋将来是否会成为药物分子的靶点。” 多米尼克说：“到目前为止，间隔肽 2 的功能尚不清楚。多亏了高分辨率冷冻电子显微镜，我们已经看到这种肽在释放后直接与基质蛋白结合，并将成熟病毒中的蛋白质连接在一起。”

约翰・布里格斯总结道：“HIV-1 可能是研究最多的病毒，但我们还不了解其复制过程中仍存在重要步骤。”

More information: James C. V. Stacey et al, The conserved HIV-1 spacer peptide 2 triggers matrix lattice maturation, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08624-9