全球有將近3700萬人感染艾滋病病毒。當病毒破壞了這么多的免疫細胞時，身體就不能抵抗感染，從而就會發展出艾滋病。該疾病在去年奪走了100多萬人的生命。

在過去的三年半中，美國特拉華大學帶領來自六所大學的研究人員，在美國國立衛生研究院和國家科學基金會的資助下，一直致力于揭開關于“一個蛋白質——調節HIV劫持細胞并開始復制的能力”的新信息。他們的研究結果發表在最近的《PNAS》，為開發潛在的策略挫敗這種病毒，指出了一條新的途徑。

該研究小組包括來自特拉華大學、茲堡大學醫學院、伊利諾伊大學厄本那-香檳分校、卡內基梅隆大學、佛羅里達州立大學國家高磁場實驗室和范德堡大學醫學院的科學家。他們用高科技的工具和技術相結合，包括魔角旋轉核磁共振（NMR）光譜和分子計算機模擬，來研究HIV病毒與宿主細胞蛋白Cyclophilin A（CyPA）之間的相互作用，直到延伸至單個原子的運動。

這項研究的負責人、特拉華大學化學與生物化學教授Tatyana Polenova指出：“簡而言之，我們發現，HIV的傳染性是由這些蛋白質的運動所調節的。這是一種巧妙的調節策略，不會引起病毒的主要結構發生變化。”

艾滋病病毒比紅細胞小六十倍，包含一個錐形殼（或衣殼），由蛋白質組成，圍繞著兩股RNA和病毒復制所需要的酶。與任何病毒一樣，HIV一旦侵入宿主生物體，就只能產生它自身的拷貝。然后，它將開始引導某些宿主細胞開始產生病毒。

但是，HIV如何入侵一個細胞呢？在人體中，蛋白質CypA通過與HIV衣殼相互作用，可以促進或抑制病毒感染，但確切的機制尚不清楚。HIV衣殼蛋白的一部分，稱為CypA環，負責病毒與人類宿主細胞中的CypA結合。一旦發生這種情況，病毒通常會成為傳染性的。

然而，CyPA環僅僅一個氨基酸的改變，就可以導致病毒與其正常的表現相反，從而當CypA存在時使病毒成為非感染性的，當沒有CyPA存在時則成為傳染性的。Polenova說，這種變化被稱為“逃避突變”，因為他們讓病毒“逃離”了對CyPA的依賴。

為了探究這種逃避機制，研究小組檢測了HIV病毒衣殼蛋白與CyPA絡合的不同變體的組裝。使用魔角旋轉核磁共振，他們逐個原子地記錄了在這些組件的裝配，在從納秒到毫秒、從十億分之一秒到千分之一秒的范圍的時間尺度上。

研究小組發現，由于突變在結合區域中自然發生的運動減少，使得病毒擺脫了CypA依賴性。魔角旋轉核磁共振實驗對這些運動進行了直接探測，記錄了原子核之間磁相互作用的變化。計算機模擬使研究團隊能夠可視化這些運動。

衣殼蛋白的某些部分根本就不移動，或者只移動一點，而其他部分進行了大幅度運動，分布在一個很寬的時間尺度范圍內，最有活力的區域是CyPA環。Polenova說，相當令人驚訝的是，這些廣泛的運動存在于組裝的衣殼中，而且這些動態可以通過核磁共振和計算機模擬被檢測到。

Polenova說：“這是首次在一項動力學研究中，實現了實驗和計算之間的定量一致，特別令人興奮的是，這是通過一個如此復雜的系統獲得的。我們希望，這項工作可以指導開發新的治療干預，如小分子——將作為與HIV衣殼的耦合子，并抑制這些動態。”

Polenova說，不同的研究團隊，有著HIV病毒學、結構生物學、生物化學的專業知識，是這項研究成功的關鍵，還得益于國家高磁場實驗室的高磁場核磁共振設備。該團隊是通過NIH資助的匹茲堡HIV蛋白相互作用中心而被組織起來的。在Angela Gronenborn教授的帶領下，該中心匯集了高素質的科學家和設施，來闡明HIV蛋白與宿主細胞因子之間的相互作用。

這項研究和使用的科學儀器，是由國家衛生和國家科學基金會資助的。研究是在國家高磁場實驗室進行的，同時這項研究也得到了佛羅里達州的共同支持。Polenova和她的研究團隊，在同一期的《PNAS》還發表了另一篇文章，第一次在原子分辨率上，報道了一個蛋白與聚合微管蛋白結合的結構。