印度科学研究所苏基里蒂·卡普尔 在显式水模型(粉色点)存在的情况下，HIV-1囊泡和人双层被gp41三聚体束缚
系统总尺寸为5，01，378颗粗粒珠子
信用:Biswajit Gorai 印度科学研究所的一个跨学科研究小组使用了强大的计算机模拟来了解导致艾滋病的病毒——艾滋病毒是如何与宿主细胞膜融合的
该研究发表在《化学信息与建模杂志》上，主要关注一种叫做gp41介导的膜融合的过程
Gp41是艾滋病毒包膜蛋白(Env)的核心成分，对病毒膜与宿主免疫细胞(称为T细胞)的细胞膜融合至关重要。
这一步对于艾滋病毒入侵并随后在宿主细胞内复制至关重要
“如果gp41融合被阻断，那么整个入侵就可以在那里被阻断，”Biswajit Gorai解释说，他是IISc的前博士后，也是这项研究的第一作者
因此，了解膜融合过程可能有助于研究人员开发有效的抗病毒策略
尽管对病毒进入的分子细节了解很多，但感染所需的最佳化学计量——组分平衡——仍不确定
“我们想知道……需要多少个gp41单位才能完成这个过程，”教授、物理系主席普拉巴尔·K·梅蒂和相应的作者解释道
艾滋病毒包膜蛋白组装成一个三部分结构，每个单元包含一个gp41蛋白
在融合时，gp41似乎折叠成六螺旋束结构，这被认为是膜融合所必需的
梅蒂解释说:“实验工作中有很多提示表明gp41在融合后的步骤中形成了一个六螺旋束
这促使我们检验gp41实际上可以帮助融合的假设，融合最终可以帮助病毒入侵
" 左侧面板显示了在存在单、双、三和四个gp41三聚体的情况下系统初始配置的瞬时快照
从HIV-1囊泡的脂质和人双层(右图)之间的接触次数可以观察到，至少需要三个单位的gp41三聚体来促进茎起始 该团队首先建立了艾滋病毒和宿主细胞膜的计算模型，然后模拟了融合过程
戈赖解释说:“最初我们从数百万个原子开始，速度非常慢……但后来我们转向粗粒度模型，所以现在我们可以进行微秒级的模拟。”
从艾滋病毒膜上没有gp41作为基线开始，作者逐渐将gp41单位添加到他们的模拟中
在这样做的时候，他们发现至少有三个gp41单位协同作用，并且是融合所必需的
在另一项研究中，该团队首先建立了艾滋病毒和宿主膜的模型，其脂质成分与生物膜几乎相同
使用不同的膜模型，作者表明只有具有相同脂质组成的膜成功融合，而其余的没有，这表明膜的脂质组成对于融合是关键的
人体-HIV-1细胞膜融合的自由能图，包括初始柄形成(δGS)、中间半融合隔膜(δGD)和最终融合孔形成(GFP)的激活屏障
信用:Biswajit Gorai 研究人员还分析了融合过程中脂质转移的性质，发现三个gp41单位驱动融合位点脂质的结构和排列发生变化
最后，通过数学计算，研究小组发现gp41的存在将聚变所需的能量减少了约四倍，从而使这一过程更加有利
目前，该团队正致力于识别可以引入gp41来阻断融合步骤的突变
他们还希望开发能够预防感染的抗体
“和我的同事纳伦德拉·米·迪克西特(化学工程系教授)一起，我们正试图研究中和抗体系统，”迈蒂说
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