2020年5月15日，中科院生物物理研究所張先恩課題組和華中科技大學同濟醫學院周宜開課題組合作在《Science China-Life Sciences》雜誌在線發表了題為「HIV-1 viral cores enter the nucleus collectively through the nuclear endocytosis-like pathway」的研究論文。該研究結合採用細胞分子影像和電鏡觀察，發現HIV-1攜帶衣殼的病毒核心進入細胞核途徑。
人們普遍認為，HIV-1感染細胞的過程包括以下步驟：膜融合、病毒核心釋放、逆轉錄、細胞質中的衣殼解體、病毒基因組進入細胞核、病毒基因組整合，然後利用宿主細胞系統進行自我複製。然而，最近的研究已發現，病毒衣殼也存在於細胞核中，並在整合位點選擇和免疫逃逸中發揮著作用。
針對上述問題，該研究對病毒和細胞的多種組分進行差異性複合螢光標記，以便動態示蹤觀察病毒與細胞的相互作用。結果發現，病毒粒子在進入細胞後沿微管運動並逐漸在核膜外側微管組織中心（MTOC）附近聚集，導致鄰近核膜發生凹陷；病毒粒子趁勢進入凹陷區域；在ESCRT-III系統參與下，變形核膜開始被修復，凹陷邊緣兩端生成的新核膜向中間延伸形成核膜囊泡結構並將病毒粒子包裹；囊泡內側膜破裂，釋放病毒粒子入核。由於病毒是沿微管運動向細胞核集聚，微管抑制劑的幹預使上述現象消失。這種現象類似於外源物質細胞內吞方式，故稱為似核內吞途徑（nuclear endocytosis-like pathway）。這一發現，揭示了HIV-1攜帶衣殼的病毒核心進入細胞核的機制，說明HIV-1在細胞中的有多種命運，是對HIV-1細胞感染的經典知識的一種補充。相關的分子機制和病毒生物學意義有待進一步闡明。
圖2：HIV-1通過核膜內吞的方式進入細胞核的模式圖。
Abstract
It is recognized that HIV-1 capsid cores are disassembled in the cytoplasm, releasing their genomes into the nucleus through nuclear pores, but there is also evidence showing the capsid (CA) exists in the nucleus. Whether HIV-1 enters the nucleus and how it enters the nucleus through the undersized nuclear pore remains mysterious. Based on multicolor labeling and real-time imaging of the viral and cellular components, our observations via light and electron microscopy suggest that HIV-1 selectively gathered at the microtubule organization center (MTOC), leading the nearby nuclear envelope (NE) to undergo deformation, invagination and restoration to form a nuclear vesicle in which the viral particles were wrapped; then, the inner membrane of the nuclear vesicle ruptured to release HIV-1 into the nucleus. This unexpected discovery expands our understanding of the complexity of HIV-1 nuclear entry, which may provide new insights to HIV-1 virology.
來源：中科院生物物理所
本期編輯：Tony