在病毒学的世界里，HIV一直是研究者们关注的焦点。这种逆转录病毒不仅对人类健康构成严重威胁，其复杂的生命周期和多变的策略也使得研究工作充满挑战。
最近，北京大学未来技术学院的陈匡时研究员课题组在《科学》子刊上发表了一篇引人入胜的研究论文，为我们揭示了HIV病毒组装过程中RNA支架的重要作用。
Gag蛋白：HIV的组装核心
Gag蛋白，作为HIV和其他逆转录病毒的关键组装蛋白，扮演着至关重要的角色。它不仅能够与病毒自身的RNA（gRNA）结合，形成病毒颗粒，还能与宿主细胞的mRNA结合，生成类病毒颗粒（VLPs）。这些颗粒在大小和形状上与真正的病毒颗粒相似，但并不包含病毒的遗传物质，因此不会引发疾病。
Gag在细胞膜上以病毒RNA（gRNA+）或细胞mRNA（gRNA-）作为支架进行组装及其后续招募跨膜蛋白的能力的比较
RNA支架：组装的幕后推手
以往的研究已经表明，Gag蛋白通过与RNA的相互作用，在细胞膜上形成高密度的Gag-Gag多聚化平台，从而促进病毒颗粒的组装。然而，这些研究并没有完全解释为何Gag蛋白在包装gRNA时表现出明显的倾向性。
陈匡时课题组通过单分子定位显微成像技术，首次在纳米尺度上揭示了HIV病毒颗粒和VLPs的组装差异。他们发现，当Gag蛋白包装gRNA时，其密度较高，且Gag-RNA和Gag-Gag之间的相互作用显示出显著的协同效应。而当Gag蛋白与细胞RNA结合时，形成的聚落密度较低，且相互作用的协同性不明显。
Gag在细胞膜上以病毒RNA或细胞mRNA作为支架进行组装及招募跨膜蛋白的示意图
组装模型：从二聚体到复合物
研究团队提出了一个新颖的组装模型：gRNA作为长链RNA，可以协同驱动Gag蛋白的多聚化，形成紧密的蛋白聚落。而细胞RNA则需要Gag在多条较短的RNA上分别多聚化，形成小聚落中间体，这些中间体进一步聚集形成更大的复合物。这一过程中，组装的协同性较低，导致蛋白聚落更加松散。
跨膜蛋白的富集：VLPs的优势
此外，研究还发现，VLPs的组装过程能够更有效地富集跨膜蛋白，如MLV-Env。这一发现对于基于VLP的疫苗开发具有重要意义。与传统疫苗相比，基于VLP的疫苗不仅安全性更高，制造更简便，而且能够容纳更多的抗原，从而可能提供更强的免疫保护。
这项研究不仅为我们提供了HIV病毒组装的新视角，也为基于VLP的疫苗和RNA递送技术的发展开辟了新的道路。随着研究的深入，我们有望看到更多创新的疫苗和治疗方法的出现，为全球抗击HIV病毒带来新的希望。
参考来源：HIV最新动态
参考文献：Roles of RNA scaffolding in nanoscale Gag multimerization and selective protein sorting at HIV membranes. Sci Adv (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk8297