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美科学家可以识别哪些HIV病毒株更容易感染

摘要 : 密歇根大学的研究人员首次从单粒子水平捕捉HIV,发现HIV病毒粒子含有不同数量的具有毒性的关键蛋白,并且富含蛋白质的病毒颗粒比其他的病毒更具有感染性。相关文章发表于2014年7月20日的《Nature Nanotechnology》杂志上。

 美科学家可以识别哪些HIV病毒株更容易感染

HIV感染者携带许多不同的HIV病毒,并且所有的都具有鲜明的个性——一些比其他的具有更强的报复性和传染性。

然而,尽管感染的范围很广,但大约76%的HIV感染者由单一的病毒引起的。科学家们相信,他们可以通过对HIV病毒的关键蛋白的数量作非常具体的测量,识别出罪魁祸首。

这个关键蛋白的定量法可能揭示其中存在的许多病毒实际造成的感染。

密歇根大学药学院的首席研究员程卫(音译,Wei Cheng)说,密歇根大学的研究被认为是,研究人员首次从单粒子水平捕捉HIV,和分子决议测量。程的研究小组发现,HIV病毒粒子含有不同数量的具有毒性的关键蛋白,并且富含蛋白质的病毒颗粒比其他的病毒更具有感染性。

“HIV病毒颗粒有着显著的分子差异,有些是非常危险和易感染的,以及一些更温和。这种病毒很不均匀,”程说。“我们的技术让我们看到单个分子水平下的差异,因此,如果一个病毒颗粒,甚至一个分子不同于另外一个病毒颗粒,我们的仪器都能够检测的到。”

程指出,现在,科学家可以测量HIV病毒颗粒的分子差异,这有可能发展出针对毒性更强的病毒株的分子特征的药物。

程的实验室使用先前文章中提过的新光学技术,测量了病毒颗粒。

为了研究HIV病毒颗粒,密歇根大学的研究组改进一种称为光镊子的已存在的工具,该工具利用光子,或灯光,操纵微小的分子马达或纳米结构。这种固定不变的结构使研究无触点,不干扰或扭曲结构。

这种新的UM光学技术为程的实验室程的实验室。科学家现在可以利用单一的HIV病毒颗粒感染个别细胞,以确定颗粒的毒性。这种技术也具有用于在其它致命病毒的潜在病毒分类和应用。最终,程表示,他们希望了解哪些含有最危险的病毒颗粒的HIV毒株最有可能感染健康的细胞。相关文章发表于2014年7月20日的《Nature Nanotechnology》杂志上。

原文摘要:

Optical trapping of individual human immunodeficiency viruses in culture fluid reveals heterogeneity with single-molecule resolution

Yuanjie Pang, Hanna Song, Jin H. Kim, Ximiao Hou & Wei Cheng

Optical tweezers use the momentum of photons to trap and manipulate microscopic objects, contact-free, in three dimensions. Although this technique has been widely used in biology and nanotechnology to study molecular motors, biopolymers and nanostructures, its application to study viruses has been very limited, largely due to their small size. Here, using optical tweezers that can simultaneously resolve two-photon fluorescence at the single-molecule level, we show that individual HIV-1 viruses can be optically trapped and manipulated, allowing multi-parameter analysis of single virions in culture fluid under native conditions. We show that individual HIV-1 differs in the numbers of envelope glycoproteins by more than one order of magnitude, which implies substantial heterogeneity of these virions in transmission and infection at the single-particle level. Analogous to flow cytometry for cells, this fluid-based technique may allow ultrasensitive detection, multi-parameter analysis and sorting of viruses and other nanoparticles in biological fluid with single-molecule resolution.

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