03.08 HIV为什么自带酶?

淦你二舅


HIV全称是人体免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus),它感染人体以后,可以攻击人体的CD4+T细胞,从而使得人体的免疫系统受损,因此HIV引起的疾病称之为获得性免疫缺陷综合征(Acquired Immune Deficiency Syndrome,AIDS),也就是常说的艾滋病。


首先,我们来看一下HIV的结构,它有2层膜结构,分别为包膜和核衣壳。包膜上有很多糖蛋白,包括与病毒进入细胞的gp120和gp41。核衣壳包含有遗传物质核酸(HIV的核酸是2条相同的单链RNA)和2个酶(整合酶和逆转录酶)。在包膜和核衣壳之间组成的空腔内含有另一个酶,称之为蛋白酶。

然后,我们来看下HIV是如何感染细胞的。HIV包膜上的糖蛋白gp120和gp41与CD4+T细胞上的受体-CD4和CCR5相互作用,这样的相互作用促进HIV上的包膜和和T细胞的细胞膜发生融合,从而使得HIV病毒的RNA进入细胞质内。RNA进入细胞质之后,在转移到人体的细胞核内,在HIV自带的逆转录酶的作用下,RNA复制出DNA单链,这是在人体本身存在的DNA聚合酶的作用下,DNA单链复制为DNA双链。这样还有HIV遗传信息的RNA被逆转录为了双链DNA,接下来这样的双链DNA在HIV自带的整合酶作用下,整合到人体细胞的DNA上,从而可以随着人体的DNA复制而复制。接下来,整合进人体DNA中的HIV的DNA利用人体细胞的各类系统而发生转录、翻译从而合成HIV病毒所需的各种结构蛋白和非结构蛋白。这些合成出来的蛋白质,其中一部分并不能直接使用,需要经过后期加工处理才能被病毒利用。这时候就需要HIV自带的蛋白酶参与了,它负责把未成熟的长链蛋白质加工为成熟的短链蛋白质。最后,这些结构蛋白,RNA,HIV上述3种酶组装为大量的新的病毒,并出芽而脱离细胞。


我们可以看到,HIV中的逆转录酶需要将RNA转录为DNA,整合酶需要将HIV的双链DNA整合进人体细胞内。这两个过程在人体是并不存在的过程,也就是说人体内的细胞系统压根就不会干这个活儿,那没办法,HIV只好自带家伙事儿,自己动手丰衣足食。

至于蛋白酶将前体前体蛋白剪切为成熟的短蛋白这类事情,人体的细胞倒是类似的活儿,也存在各种相应的蛋白酶。但是,由于HIV属于病毒,它的蛋白结构与人体内的蛋白结构相差很大。所以,人体内存在的各种蛋白酶对HIV的蛋白识别和剪切的能力很弱或者几乎没有。因此,这件事儿也得HIV病毒自己干。因此,HIV之所以自带酶是因为不得不带,没有这些酶就不能都顺利的复制。


那与没有HIV不用自己干的呢?当然有啦啦,上面提到的HIV的单链DNA复制为双链DNA和整合后的HIV需要经历转录、翻译等合成新的蛋白的过程,就完全是依赖人体细胞内的系统来完成的。


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HIV是人类免疫缺陷病毒,是一种RNA病毒,宿主为人类。

我们知道,RNA病毒在转录翻译的时候,需要先讲RNA逆转录为DNA,这样宿主的转录酶才能识别DNA模板,转录出mRNA,最后翻译成蛋白质。人类是DNA生物,没有逆转录酶,如果HIV自己不带逆转录酶,那么就无法形成可被宿主识别的DNA,也就无法增殖。所以说,HIV携带逆转录酶是其基本的生存方式,是RNA病毒进化中形成的。

一旦RNA病毒逆转录后,其基因中的逆转录酶基因也可以表达,宿主才有了逆转录酶,最后在病毒组装中重新组装到新病毒中去。

病毒最为一种最简单的生命形式,其就是一个拿来主义者,自己几乎只提供一个核酸,其他所需的东西,都是宿主提供的。RNA病毒本质上也是一样的,但是因为逆转录酶宿主中没有,如果它自己不携带,也就无法生存和繁衍下去。于是,它们进化出了自己携带的逆转录酶。

总结起来就是一句话:因为宿主没有,所以我要自带!如果宿主有,那我伸手就来!


大大小问号


既然研究透了,为什么没有特效药?


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