Forskere har for første gang vist i detaljer, hvordan HIV-1-viruskerner kommer ind i cellekernen.

I et nyligt skelsættende studie har forskere afdækket, hvordan HIV-1 trænger ind i cellens kernebarriere – en opdagelse, der kan ændre den måde, antivirale strategier gribes an på. Studiet, ledet af professor Peijun Zhang, direktør for eBIC på Diamond, brugte banebrydende kryoelektronmikroskopi til at afbilde HIV-1-viruskerner under kerneindtrængen – et flygtigt, men kritisk trin i virussens livscyklus.

Resultaterne, der er offentliggjort i Nature Microbiology, blev muliggjort af kryo-EM-kapaciteterne hos eBIC, Storbritanniens National Electronic Bio-Imaging Centre. Forskere fra professor Zhangs laboratorium ved Oxford University brugte en teknik kaldet cellepermeabilisering til at gøre cellemembranen permeabel uden at ødelægge selve cellen. De var i stand til at simulere processen med HIV-infektion i menneskeceller og indfange næsten 1.500 viruskerner indlejret i cellekernen.

Undersøgelsen viste, at HIV-1's succes med at trænge ind i cellekernen afhænger af formen og fleksibiliteten af dens virale kerner, tilpasningsevnen af det nukleare porekompleks (NPC) og værtsfaktorer såsom CPSF6.

CPSF6 er et værtcelleprotein, der spiller en nøglerolle i de tidlige stadier af HIV-1-infektion, især under virusindtrængen i cellekernen og integration i værtsgenomet.

Tidligere troede man, at kerneporekomplekset var en stiv, fast struktur, der kun tillod bestemte molekyler at passere igennem. Undersøgelsen viste imidlertid, at kernepore er meget mere fleksible – de kan udvide sig og ændre form for at tillade HIV-partikler (viruskerner) at passere igennem.

Det er dog ikke alle virale kerner, der når cellekernen: Hvis kernen er for skrøbelig eller ikke kan interagere med CPSF6-proteinet, sætter den sig fast i poren eller forbliver udenfor. Det betyder, at cellekernens porer ikke blot er passive "døre", men aktive aktører i beslutningen om, hvilke vira der kan komme ind. Dette er en fundamentalt ny forståelse af HIV-infektion og hvordan virussen interagerer med vores celler.

Human immundefektvirus type 1 (HIV-1) er fortsat en af de mest alvorlige trusler mod menneskers sundhed siden det første rapporterede tilfælde i 1981 og forårsager mere end 42 millioner dødsfald og over 1 million nye infektioner årligt. Disse resultater fremmer ikke kun vores forståelse af HIV-1, men demonstrerer også kraften i in situ strukturel biologi til at belyse komplekse cellulære processer.

Dette arbejde repræsenterer et betydeligt gennembrud i at visualisere HIV i dets kritiske fase og forstå, hvordan det potentielt kan stoppes.