核酸研究:研究人员开发干扰艾滋病毒

来源：北京大学未来理工学院，2022年1月16日21:39

近日，北京大学未来技术研究院生物医学工程系陈课题组开发了一种基于RNA纳米技术的RNA纳米材料，可以干扰病毒在细胞膜上的组装。该研究成果已发表在学术期刊《核酸研究》(IF=16.971)上，题为“HIV-1自组装RNA纳米结构的合理设计”

近日，北京大学未来技术研究院生物医学工程系陈课题组基于RNA技术开发出一种可以干扰病毒在细胞膜上组装的RNA材料。该研究成果已发表在学术期刊《核酸研究》(IF=16.971)上，题目为“用于HIV-1病毒组装阻断的自组装RNA纳米结构的合理设计”。

Gag蛋白是HIV-1病毒的重要结构蛋白，是一种RNA结合蛋白，能与病毒基因组RNA (gRNA)相互作用，并以其为支架在细胞膜上聚合，最终组装形成病毒颗粒。到目前为止，大量的研究成果已经证明Gag蛋白还可以与多种宿主细胞RNA形成RNA-蛋白复合物，其中，陈课题组在早期研究中发现，宿主细胞中的微小核糖核酸可以与Gag蛋白相互作用，与细胞膜上的病毒RNA-Gag蛋白竞争。此外，它干扰病毒核糖核酸介导的Gag蛋白的聚合，导致病毒颗粒组装失败[美国国家科学院院刊。2014年7月1日；111(26):e 2676e 2683；蛋白质细胞。2018;9(7):640651]，这表明小RNA具有治疗HIV-1感染的潜力。

与天然小RNA相比，合成RNA寡核苷酸在碱基组成、分子大小、结构和化学修饰等方面具有高度的可调性和可控性，可以通过RNA技术组装形成更加复杂的纳米结构。它是一种高改性、稳定性好、生物安全性高的纳米材料。本工作在前人对天然小RNA研究的基础上，以人工合成的2’-O-甲基修饰RNA寡核苷酸为原料，采用自组装技术开发了一种模块化RNA纳米材料，可有效抑制HIV-1病毒在细胞中的组装。

本研究中，研究团队首次发现Gag蛋白对细胞膜上具有发夹结构的寡核苷酸具有较高的结合倾向，且结合倾向与序列无关。Gag和发夹RNA之间的相互作用可以显著抑制HIV-1病毒颗粒的产生(图1)。随后，课题组将这一概念引入到自组装RNA原件的设计中，以具有发夹结构的RNA寡核苷酸为基本组装模块，获得具有多个发夹结构的RNA自组装纳米材料。与单个基本组装模块相比，纳米结构显著提高了HIV-1病毒颗粒的抑制效果(图2)。最后，通过单分子荧光原位杂交(FISH)对病毒RNA和RNA纳米材料同时成像，通过单分子定位显微镜对Gag蛋白在细胞膜上的组装平台成像，并进行蛋白聚集分析。研究小组提出了一个纳米材料抑制HIV-1病毒在细胞膜上组装的模型(图2)。这项工作拓展了RNA自组装纳米材料在生物医学领域的应用，有望为HIV-1病毒等复制过程依赖于RNA-蛋白质相互作用的RNA病毒，如新冠病毒SARS-COV-2引起的相关疾病提供新的治疗思路。

该书的第一作者是陈课题组毕业的博士生瞿娜。课题组博士生应亚晨、博士后秦金山为这项工作的顺利完成做出了重要贡献。陈是这部作品的通讯作者。这项工作得到了国家重点研发项目的支持；d计划和国家自然科学基金。(100yiyao.com)

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