ウイルスは複製するために他人の細胞をハイジャックする必要があるため、あらゆる種類のトリックを発明して、それが非常に得意になりました。
シカゴ大学の科学者2名による新たな研究により、HIVが細胞に侵入する際にどのようにして核内に侵入するのかが明らかになった。
彼らのモデルによると、HIV のカプシドは円錐形で、その小さい方の端を核の孔の中に向け、その後、自分自身をラチェットのように進入させます。孔が十分に開くと、カプシドは十分に弾力性があり、通り抜けることができます。 重要なのは、カプシドの構造的柔軟性と細孔自体の両方が浸潤プロセスに役割を果たしている、と科学者らは述べた。
相互作用する何千ものタンパク質のシミュレーションによって生み出されたこの発見は、HIVをより深く理解するための道を示すとともに、治療薬の新たな標的を示唆するものとなるだろう。
たとえば、HIV カプシドの弾性を低くすることを試みることができますが、これは核内に侵入する能力を妨げることを私たちのデータが示唆しています。」
Arpa Hudait 氏、シカゴ大学の研究科学者、論文の筆頭著者
この研究はまた、多くの生物学的プロセスにおいて重要である核孔自体について、これまでで最も広範なシミュレーションを提供します。
カプシドと細胞
Hudait 氏は、ヘイグ P. パパジアン特別功労化学教授であるグレゴリー ヴォースの研究室のメンバーであり、ウイルスが細胞を攻撃する際に発生する複雑な生物学的プロセスを解明するシミュレーションを専門としています。
この場合、ヴォスとフーダイトは、HIV キャプシドとして知られるもの、つまり宿主細胞の核に入り、細胞に主要な HIV 成分のコピーを強制的に作成させる HIV の遺伝物質を含むカプセルに焦点を当てました。
カプシドは複雑な機械であり、1,000 個以上のタンパク質が集合して円錐形に形成され、小さい端と大きい端があります。 宿主細胞の核に侵入するには、宿主細胞がこっそり侵入する必要があります。しかし科学者たちは、これがどのように起こるのか正確には知りませんでした。 「この部分は長年謎であった」と論文の上級著者であるヴォス氏は語った。 「長い間、たとえばカプシドが細孔に入る前に壊れたのか、その後に壊れたのか、誰も確信が持てませんでした。」
最近の画像研究では、カプシドが無傷のまま核孔複合体中をうごめいていることが示唆されていた。 これは本質的に、ニュークリアスが配信を送受信するメール スロットです。
「毛穴複合体は信じられないほどの機械です。細胞の核に何かを入れることはできません。そうしないと本当に困ってしまいますが、かなりの量のものを入れなければなりません。そしてどういうわけか、 HIVカプシドは侵入方法を見つけ出した」とヴォース氏は語った。 「問題は、それをライブで見ることができないということです。瞬間のスナップショットを 1 枚取得するだけでも、英雄的な実験的努力をしなければなりません。」
ギャップを埋めるために、Hudait 氏は、HIV カプシドと核孔複合体の両方の骨の折れるコンピューター シミュレーションを構築しました。これは、何千ものタンパク質が連携して機能することを示しています。
シミュレーションを実行したところ、科学者らは、カプシドの最小端を最初に押し込み、その後徐々にゆっくりと進入させることによって、カプシドが細孔に侵入するのがはるかに簡単であることを確認しました。 -;いわゆる静電ラチェットです」とヴォース氏は語った。 「これは、シートベルトをきつく締められたことがあるようなもので、どんどんきつくなっていきます。」
彼らはまた、細孔とキャプシドの両方が進行につれて変形することも発見しました。 興味深いことに、カプシド構造を構成する分子の格子は、圧力の応力に適応するために、あまり秩序のない小さな領域を発達させます。 「予想されていたような、確実な圧縮や拡大とは違います」とフダイット氏は言う。
この発見は、キャプシドがなぜ細孔をすり抜けやすいように見える円柱のような形ではなく、円錐形なのかを説明するのに役立つかもしれない。
科学者らは、HIVが体内を通過する過程のそれぞれの詳細は、標的となる薬剤が開発される可能性がある脆弱性を見つける機会となると述べた。 それはまた、生物学の基本的な側面を広い意味で考察するものでもあります。
「このモデル化は、HIV だけでなく、どれだけ多くのものが核に侵入するかを理解するための新しい方法も提供すると思います」と Voth 氏は述べています。
シミュレーションは、テキサス大学オースティン校のテキサス アドバンスト コンピューティング センターとシカゴ大学リサーチ コンピューティング センターで実行されました。
ソース：
参考雑誌:
オーストラリア州フーダイトおよびジョージア州ヴォース (2024)。 HIV-1 キャプシドの形状、配向、およびエントロピー弾性は、核孔複合体への移行を制御します。 PNAS。 doi.org/10.1073/pnas.2313737121。
1706217272
#HIVが細胞侵入中にどのようにして核内に侵入するかを研究が明らかに
2024-01-25 21:02:00
