海德堡欧洲分子生物学实验室和海德堡大学医院传染病中心的科学家首次成功绘制了 HIV 进入受感染细胞核的过程。科学家发现,病毒可以完整无损地穿透核孔(细胞核周围膜上的开口,分子可以通过这些开口进出细胞核),只有在细胞核中才会破裂,然后释放出遗传信息。这说明了病毒遗传物质整合到受感染细胞基因组中的重要机制。人类免疫缺陷病毒 1 型 (HIV-1) 是本研究的重点,它主要感染免疫系统的某些细胞,从而严重削弱人体对疾病的防御能力,它被安全地包裹在一个锥形蛋白质胶囊中,即所谓的衣壳中,由单独的六边形部分组成。
科学家们知道衣壳的机制,但不知道遗传物质如何从衣壳转移到细胞核,从而引发新病毒的形成。海德堡的研究建议使用新开发的方法对病毒感染细胞中的分子复合物进行 3D 成像;科学家们能够在病毒衣壳运输到细胞核的过程中直接对其进行成像。到目前为止,衣壳不应该穿透孔隙。然而,病毒基因组如何进入细胞核的问题对于其繁殖至关重要。因此,我们的研究结果支持寻找未来治疗方法的新目标。虽然目前的治疗方案可以抑制病毒在体内的复制,但真正消除病毒的治疗方法尚不可能实现。
为了在实验室中详细了解受感染免疫细胞的内部运作,科学家们使用了高分辨率成像过程。在海德堡大学中央电子显微镜设施和海德堡欧洲分子生物学实验室低温电子显微镜服务平台的帮助下,他们结合了光学和电子显微镜方法,能够从数据中重建分子结构的 3D 图像。此外,它还使他们能够以高分辨率可视化病毒复合物的组成和结构及其与细胞结构的相互作用。