紅楓灣APP：醫學快訊網消息，超級計算機模擬揭示了HIV-1衣殼蛋白形狀的變化如何幫助病毒將其內核擠入宿主細胞的核膜。匹茲堡大學的一個團隊使用匹茲堡超級計算中心的Bridges-2系統進行的研究表明，衣殼可能會變形以通過核孔，揭示了未來艾滋病治療的潛在靶點。

該方法將發表在《美國國家科學院院刊》上，也可用于研究其他重要蛋白質的靈活性。

2024年是抗擊艾滋病的喜憂參半的一年。現代抗病毒療法已將HIV轉化為一種慢性但可存活的疾病。死亡率處于20年來的最低水平。另一方面，醫生不太可能實現到2030年在全球范圍內終結艾滋病威脅的健康目標。

在某些人群中，HIV感染實際上還在增加。我們仍然沒有疫苗。這就是為什么研究艾滋病的科學家們會繼續尋找病毒感染周期中的弱點。

HIV以一種不同尋常的方式將其基因插入宿主細胞的細胞核。它不會零碎地導入RNA遺傳物質，而是將整個楔形衣殼——基本上是減去外膜的整個病毒——整體塞進核孔中。

HIV-1衣殼蛋白構成了形成衣殼的大部分蛋白質網。它通過在不同尺度上連接不同的衣殼蛋白來實現這一點。

·首先，六個或五個蛋白質拷貝通過其N端結構域連接在一起，形成六六邊形的六聚體或五邊形的五聚體。

·然后，蛋白質的另一端，C末端結構域（CTD），與相鄰六聚體或五聚體的CTD連接，將它們連接起來，形成一個圍繞遺傳物質的網狀結構。衣殼的楔形有點像足球，它也需要六邊形和五邊形來形成彎曲的形狀。

相鄰六聚體或五聚體中兩個蛋白質之間的CTD連接（稱為二聚體）可以采用不同的形狀，從而改變這些形狀之間的角度。在組裝到衣殼中之前，約85%的CTD以D1形狀連接；其余為D2形狀。

科學家懷疑衣殼楔形物的尖端可能有助于它擠過核孔。但他們不知道的是，CTD在六聚體和五聚體之間改變角度的能力，是否會在“使衣殼更靈活、更能變形以推動方面”發揮額外作用。

一個問題是D1到D2的轉換速度太快，D2形狀的數量遠遠小于D1。因此，D2在成像中表現不佳，難以模擬。兩種方法基本上都看不到D2。

為了知道D2是什么樣子的，以及衣殼蛋白改變形狀的能力是否可能為衣殼提供額外的靈活性以擠過核孔。哥本哈根大學博士后科學家、PNAS論文的第一作者Darian T.Yang與匹茲堡大學的化學教授Lillian T. Chong和UPMC羅莎琳德·富蘭克林結構生物學主席Angela M. Gronenborn合作，利用PSC的Bridges-2超級計算機對衣殼蛋白進行了全面的模擬。

該團隊將其模擬結果與使用核磁共振（NMR）成像技術的實驗室實驗進行了比較。通過在現實結果和計算機中虛擬蛋白質的行為之間來回對比，他們可以更加確信模擬捕捉到了現實。

這是同類模擬中的第一次，產生了D1和D2形狀的轉換率和種群，與實驗室實驗中衣殼的行為相匹配。結果令人鼓舞，因為它們表明模擬可以與實驗相結合，為艾滋病毒藥物或疫苗找到新的靶點。這種方法也應該對研究其他生物和醫學重要系統的科學家有用。