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In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, enthüllen Forscher, dass sie zum ersten Mal Technologien entwickelt haben, mit denen sie sehen können, wie sich HIV-Proteine ​​auf der Oberfläche des Virus bewegen.


Die Fähigkeit, Proteine ​​auf der Oberfläche des HIV-Virus zu beobachten, kann Aufschluss darüber geben, wie das Virus menschliche Immunzellen infiziert und zu Strategien führt, die eine solche Infektion verhindern.

Das Forscherteam, darunter Co-Lead-Autor Dr. Scott Blanchard vom Weill Cornell Medical College in New York, New York, sagt, die Entdeckung könnte Aufschluss darüber geben, wie das HIV-Virus menschliche Immunzellen infiziert und ebnet den Weg für Strategien, die eine solche Infektion verhindern.

"Indem wir die Bewegungen von HIV sichtbar machen, damit wir in Echtzeit verfolgen können, wie sich Oberflächenproteine ​​auf dem Virus verhalten, werden wir hoffentlich wissen, was wir wissen müssen, um eine Fusion mit menschlichen Zellen zu verhindern - wenn Sie das Eindringen von HIV verhindern können Immunzellen haben Sie gewonnen ", erklärt Dr. Blanchard.

In ihrer Studie beschreiben Dr. Blanchard und Kollegen, wie sie fluoreszierende Moleküle, die sogenannten "Beacons", erzeugt und in die äußere Hülle des HIV-Virus eingeführt haben - die sogenannte "Hülle".

Sie modifizierten dann eine Technik namens Einzelmolekül-Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (smFRET), um zwei der Beacons zu beobachten.

Diese Bildgebungsmethode verwendet Fluoreszenzlicht, um die Entfernung zu messen, die virale Partikel zurücklegen. In dieser Studie konnte das Team Distanzen bis zu einem Milliardstel Zoll zwischen den beiden Beacons messen, die in verschiedenen Farben leuchten. Das Team war dann in der Lage, eine Echtzeit-Formänderung des Virus zu erkennen, als sich die beiden Beacons bewegten.

Mit dieser Technologie konnten die Forscher die Bewegungen von Hüllproteinen - gp120 und gp41, die sogenannten "Trimere" - auf der Oberfläche des HIV-Virus analysieren.

Solche Proteine ​​sind wichtig, damit das HIV-Virus menschliche Zellen infizieren kann, die CD4-Rezeptorproteine ​​tragen - die Proteine, die HIV bei der Bindung an eine Zelle unterstützen. Die Forscher erklären, dass sich diese Proteine ​​"öffnen wie eine Blume", wenn CD4 vorhanden ist, was eine gp41-Untereinheit enthüllt.

Beobachten von Proteinen auf dem HIV-Virus "Tanz"

Beim Beobachten der Bewegungen der Hüllproteine ​​stellten die Forscher fest, dass sich die gp120-Proteine ​​kontinuierlich veränderten und dass die Bewegung jedes Proteins sowohl zeitlich als auch in der Natur "ähnlich" und "verschieden" war.

"Dies hat die erste große Frage beantwortet, wie die Öffnung des Hüll-Trimers ausgelöst wird", sagt Dr. Blanchard. "Viele Wissenschaftler glauben, dass die Partikel in einer Konformation bleiben, bis sie auf eine CD4-positive Zelle stoßen. Aber wir haben gesehen, dass die Proteine ​​tanzen, wenn keine CD4 vorhanden ist - sie verändern ihre Form die ganze Zeit."

Bei der Einführung von synthetischem CD4 in das Virus fanden sie heraus, dass einige der darin enthaltenen Antikörper die Wirksamkeit des gp120-Proteins verringerten, was bedeutet, dass die Fähigkeit des HIV-Virus, menschliche Immunzellen zu infizieren, verringert wurde.

Das Team sagt, dass sie ähnliche Ergebnisse beobachtet haben, als sie ein kleines Molekül in das Virus einführten, das nun auf seine Wirksamkeit bei der Prävention einer HIV-Infektion getestet wird.

Dr. Blanchard kommentiert die Ergebnisse des Teams wie folgt:

"Das praktische Ergebnis dieser Technologie ist, dass wir anfangen können zu verstehen, wie sich das biologische System bewegt. Bisher haben wir drei verschiedene Konformationen des Hülltrimers entdeckt. Wir arbeiten jetzt daran, die Technologie zu verbessern, um die erforderliche Abbildungsgenauigkeit zu erreichen breit wirksame Therapien. "

Ein Durchbruch für die Wissenschaft

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie konnte ein von Forschern des Nationalen Instituts für Allergie und Infektionskrankheiten geleitetes Team eine 3D-Struktur einer der oben genannten Konformationen mittels Röntgenkristallographie betrachten.

"Die Antikörper, die in der Kristallographie-Studie verwendet wurden, sind solche, die wir beobachteten, um den Tanz der HIV-Hüllproteine ​​zu stoppen, indem wir die Trimer-Anordnung in einen ruhenden Grundzustand brachten", sagt Dr. Blanchard.

"Dieses konkrete Bild in atomarer Auflösung, wie die Vorfusionsmaschinerie aussieht und wo diese Antikörper binden, ist ein wichtiger Schritt, um die Biologie von HIV zu verstehen."

Er fügt hinzu, dass in der zukünftigen Forschung sowohl die smFRET- als auch die Röntgenkristallographie-Methoden synchron verwendet werden können, um das Verständnis der Funktionen der Oberflächenproteine ​​von HIV durch die Analyse ihrer Bewegungen zu verbessern.

"Der Ansatz ist wirklich ein Durchbruch für die Wissenschaft, weil die meisten Untersuchungen in einem Reagenzglas durchgeführt werden, in dem Milliarden von Molekülen vorhanden sind, die sich alle unabhängig verhalten. Es ist sehr schwierig, direkte Informationen über diese Arten von Bewegungen aus indirekten Beobachtungen zu gewinnen verwende keine bildgebende Technologie ", sagt Dr. Blanchard.

"Der Einzelmolekül-Ansatz ermöglicht es, praktische, interpretierbare Echtzeitinformationen über molekulare Prozesse in komplexen biologischen Systemen zu erhalten."

Medical News Today berichtete kürzlich über eine Studie, die behauptet, die Quelle der HIV-Pandemie identifiziert zu haben.

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