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研究人员首次观察到艾滋病毒如何穿透核孔进入人类免疫细胞基因组。
马克斯普朗克生物物理研究所和海德堡大学的研究人员发现了HIV如何进入人类细胞核。人类免疫细胞（如巨噬细胞）的核孔中聚集并通过装有病原体遗传物质的锥形蛋白囊。衣壳的圆锥形似乎有利于通过孔的运输，因为胶囊的通过会产生一种力，使核孔的环破裂。这一发现可能有助于开发新的艾滋病毒抑制剂。
人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）以我们免疫系统的重要细胞为目标，使受感染的个体更容易受到疾病和感染。一旦进入人体细胞，HIV就会将病毒基因组整合到人类宿主的基因组中。最终，病毒利用我们身体的机制来复制自己并传播感染。
HIV-1的衣壳是由大约200个蛋白质六聚体和五聚体组成的网状结构，排列方式类似于足球。然而，它不是球形的，而是锥形的，一端窄，一端宽。这个胶囊里装着病毒。为了成功感染，它必须最终打开并将病毒遗传信息释放到宿主细胞中。在他们的工作中，来自法兰克福马克斯普朗克生物物理研究所的Martin Beck和Gerhard Hummer以及来自海德堡大学医院团队将高分辨率成像与复杂的计算模拟相结合，研究了被感染的人类免疫细胞巨噬细胞中HIV-1衣壳的核进入。
核孔复合物是人类基因组的守护者，它被包装在所有细胞的细胞核中。它们通过核的包膜形成选择性通道，并将其内部与细胞质连接起来。这些通道充满了称为FG核孔蛋白的特殊蛋白质，它们在入口处充当保镖。它们控制着哪些分子可以进入通道，哪些分子需要留在细胞核外。入侵者需要通过这个屏障将其有效载荷送入细胞核。
HIV衣壳通过模仿人类蛋白质的特性来实现这一点。因此，它被吸引到通道而不是被排斥。然而，作者强调，在最宽的尺寸上，衣壳的大小与孔通道直径相似。这一事实支持了一个最初的假设，即衣壳在到达细胞核之前溶解并释放病毒遗传物质。然而，新的证据促使人们重新思考HIV-1基因组是如何进入细胞核的。
利用最先进的细胞断层扫描和超分辨率显微镜，作者能够观察到感染细胞内的HIV衣壳。他们发现衣壳以其狭窄的末端首先进入核孔通道，并越来越靠近核。与预期不同的是，衣壳在核孔通道内没有显示出任何变形或破裂的迹象。相反，研究人员发现，一旦圆锥体的宽端深入通道并接近细胞核，大量的核孔就会被打开。
作者认为，衣壳进入核孔复合体会产生一种力，使孔的宽度扩大，直到其环状结构破裂，类似于钉子一旦向前推动就会破坏其周围结构。这个裂缝拓宽了通道，允许衣壳进入细胞核。该过程的计算模拟支持这一假设：只有当环直径增加或环破裂时，衣壳才能通过孔。这些发现为独特的HIV衣壳结构的进化提供了一个潜在的解释：它的圆锥形可能是打破核孔复合体和完成病毒基因组输入所必需的。
在过去几十年里，对艾滋病毒感染的理解和治疗取得了巨大进展。今年，在临床试验中阻断细胞中病毒基因组释放并有效预防HIV感染的药物lenacapavir被美国食品和药物管理局（FDA）授予突破性疗法称号，并被《Science》杂志评为年度突破性疗法。Lenacapavir可以防止在有机会获得药物的个体中传播和感染。然而，它不能撤销病毒遗传信息与人类基因组的整合，因此不是“治愈”。尽管如此，并不是艾滋病毒感染的所有方面都被完全了解。揭示其机制的进一步细节将有助于根除该病毒的最终目标。
根据第一作者Jan Philipp Kreysing的说法，这项研究标志着HIV研究的一个重要时刻，因为它阐明了感染过程中关键步骤的分子细节。Jan Philipp评论说，已经批准的衣壳靶向药物lenacapavir是这类基础研究与人们生活相关的一个很好的例子。有趣的是，lenacapavir进一步稳定了HIV衣壳，很可能阻止其完全打开。是否破坏核孔为病毒提供了一个关键的优势，例如提供更大的有效载荷，仍然是一个悬而未决的问题。此外，衣壳最终如何在细胞核内部打开并释放病毒基因组还有待进一步研究。因此，了解HIV如何与受感染的人类细胞相互作用仍将是一个活跃的研究领域。
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