艾滋病毒表面包膜蛋白三维结构的高精度电镜分析

项目名称： 艾滋病毒表面包膜蛋白三维结构的高精度电镜分析

项目编号： No.30872345

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2009

项目学科： 生物科学

项目作者： 朱平

作者单位： 中国科学院生物物理研究所

项目金额： 40万元

中文摘要： 在组成艾滋病毒HIV-1的各个分子中，包膜蛋白ENV（包括表面蛋白gp120和穿膜蛋白gp41）是唯一暴露在病毒表面并由病毒本身表达的蛋白，对HIV-1病毒进入靶细胞的融合过程中起着决定性的作用,也是最明显的艾滋疫苗的设计靶标。由于ENV 蛋白，特别是gp120 的高度变异性及重度糖基化，使得利用传统的蛋白质晶体学方法解析全长ENV蛋白，特别是ENV三聚体的晶体结构极其困难。冷冻电子显微分析（cryoEM）和电子断层成像技术(electron tomography)提供了一个研究HIV病毒及复合物的良好工具。本项目应用高精度电子显微三维重构方法研究HIV-1 病毒表面包膜蛋白ENV三聚体突刺的三维形态，确定不同株系HIV-1病毒表面三聚体突刺及其与靶细胞受体和中和抗体形成的复合物的结构细节。同时，研究重组Env三聚体疫苗及其复合物的三维结构，并与真实病毒表面的Env 三聚体突刺的三维结构进行直接对比与评价。HIV-1 ENV蛋白，特别是真实病毒表面ENV结构的电镜直接观察和原位结构解析结果将对深入了解艾滋病毒的感染机制，以及疫苗和药物的设计与开发有重要的指导意义。

中文关键词： 艾滋病毒；ENV 蛋白；冷冻电镜；三维重构；艾滋疫苗

英文摘要： Envelope glycoproteins (ENV), namely gp120 and gp41, play critical role during the entry process of AIDS virus into the target cell and serve as the most obvious AIDS vaccine candidate. The inherently high variants and heavy glycosylation of ENV proteins make the crystallization of full length gp120, especially ENV trimers, very technically challenging. CryoEM and electron tomography provides a unique way to study the structure of envelope spike on the surface native HIV-1 virions, both alone and in complexes with ligands and neutralizing antibodies. We determined the structural features of ENV spikes on the surface of various strains of HIV-1 virions, including comparative analysis of ENV trimer recombinants, through 3D cryoEM reconstruction and electron tomographic techniques. The knowledge of the native structures of various forms of the envelope glycoproteins of AIDS viruses, in situ on virions, is of great importance for an improved understanding of viral biology and pathogenesis and development of effective vaccines and treatment.

英文关键词： HIV-1; ENV; cryoEM; 3D Reconstruction; AIDS Vaccine