ACS Nano：中国科学家实时动态观察到单个艾滋病毒的脱壳过程

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      病毒脱壳释放遗传物质的过程是病毒侵染早期阶段的关键环节，对于脱壳过程的研究也将发现抗病毒治疗新途径。但是，相比较于病毒入侵的其它过程来讲，目前对于病毒脱壳的认识还很欠缺，特别是对脱壳过程发生的时空动态机制鲜有了解。2016年6月2日，中科院武汉病毒所崔宗强组与中科院生物物理所张先恩组合作，实时动态观察到单个艾滋病毒的脱壳过程，揭示了病毒入侵细胞时基质蛋白、衣壳蛋白、病毒核酸等不同层次、不同组分逐级顺序解离过程和时空机制。武汉大学和北京化工大学等机构参与了这项研究。  

　　由于病毒脱壳是一个复杂精巧的时空动态变化过程和瞬时分子事件，该团队首先建立了艾滋病毒多色荧光标记和活细胞内单个病毒实时示踪分析方法，动态可视地追踪病毒脱壳过程。利用金属钌有机配合物([Ru(phen)2(dppz)]2+)、双砷染料（FlAsH/ReAsH）、和荧光蛋白（EGFP/ECFP）分别对病毒的基因组RNA、衣壳蛋白CA和基质蛋白MA进行荧光标记，构建了具有良好侵染能力的双色和三色荧光标记病毒颗粒。结合活细胞内单颗粒示踪技术，对单个艾滋病毒入侵宿主细胞时的解离脱壳过程进行实时、动态、可视化分析，揭示了艾滋病毒在侵染宿主细胞后60-120分钟期间，病毒基因组、衣壳蛋白和基质蛋白以一个类似于“火箭升空逐级分离”的模式动态顺序解离。基于药物抑制和统计分析，发现病毒解离脱壳过程的时间和效率会受到细胞因子CypA和病毒逆转录过程的影响。

　　该研究为国际上首次实现活细胞内单个艾滋病毒脱壳过程的实时动态解析，对深入理解艾滋病毒在宿主细胞中的生命周期具有重要意义，也将为开发新的抗病毒途径提供思路。所建立的病毒多色标记和单病毒脱壳示踪技术，也为研究其它病毒脱壳及与宿主细胞的相互作用提供了技术方法。

　　这一研究成果已在高影响力期刊ACS Nano在线发表（DOI: 10.1021/acsnano.6b02462）。该研究得到了国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等基金项目的资助。

　　

来源：武汉病毒所

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Real-Time Imaging of Single HIV-1 Disassembly with Multicolor Viral Particles

Yingxin Ma†‡, Zhike He§, Tianwei Tan‡, Wei Li†, Zhiping Zhang†, Shuang Song†, Xiaowei Zhang†, Qinxue Hu†, Peng Zhou§, Yuntao Wu∥, Xian-En Zhang*⊥, and Zongqiang Cui*†

Viral disassembly is poorly understood and related to the infection mechanism. However, directly observing the process in living cells remains technically challenging. In this study, the genome RNA, capsid, and matrix protein of the HIV-1 virus were labeled with a Ru(II) complex ([Ru(phen)2(dppz)]2+), the TC-FlAsH/ReAsH system, and EGFP/ECFP, respectively. Using the multicolored virus and single-particle imaging, we were able to track the sequential disassembly process of single HIV-1 virus particles in live host cells. Approximately 0.1% of viral particles were observed to undergo a sequential disassembly process at 60–120 min post infection. The timing and efficiency of the disassembly were influenced by the cellular factor CypA and reverse transcription. The findings facilitate a better understanding of the processes governing the HIV-1 lifecycle. The multicolor labeling protocol developed in this study may find many applications involving virus–host-cell interactions.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b02462