Siglec-1的蛋白质在HIV感染的早期阶段起着关键作用
Siglec-1蛋白质：是助力启动免疫反应，还是给HIV提供传播的平台？
人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种攻击人体免疫系统的病毒。如果不加以治疗，它会导致自身免疫缺陷综合症（AIDS）。
与其他病毒一样，当外来物质进入我们的身体时，免疫系统将其识别为“非我”并启动免疫反应，由各种细胞、组织和器官共同识别、攻击和消除那种异物。对于HIV病毒而言，它会首先通过树突状细胞进入人体。树突状细胞是一种免疫细胞，负责与外部环境接触，在我们体内巡逻以寻找病原体并保护我们免受感染。
病毒的捕获和传播
树突状细胞负责处理外来蛋白质、分子或颗粒，并将它们呈递给免疫系统T细胞，充当信使并启动免疫反应。
帮助树突状细胞识别和结合病毒的一个关键因素是一组区分自我和非自我的膜蛋白。其中一种名为Siglec-1的蛋白质在HIV感染的早期阶段起着关键作用，特别是在病毒的捕获和传播中。
当HIV进入人体时，它首先遇到粘膜表面并与各种分子结合。然后，表达Siglec-1的树突状细胞可以捕获病毒并将其传播给其他细胞，从而启动免疫反应。但在这个运输过程中，HIV-1病毒还可以使用树突细胞作为载体来感染辅助性T细胞，也称为CD4+细胞，在称为转染的过程中进一步传播感染。这意味着，虽然它可以帮助启动免疫反应，但它也可以促进感染。
虽然之前的研究，包括来自IrsiCaixa的研究，已经将Siglec-1确定为与HIV-1颗粒的特定分子结合的活化树突细胞上的主要受体，但这种情况如何发生的具体机制仍然未知。了解Siglec-1在HIV免疫反应中的作用对于为HIV/AIDS患者开发有效的治疗方法至关重要。
研究纳米团簇和隔室的形成
在一篇新文章中，一组研究人员描述了在树突细胞中捕获HIV-1病毒的潜在机制，以及Siglec-1在捕获和运输病毒颗粒中的作用。
这项研究发表在eLife上，由ICFO研究人员Enric Gutiérrez、Nicolas Mateos、Kyra Borgman和Felix Campelo开发，由ICREA教授Maria García-Parajo领导，与来自德国Trias i Pujol医院和研究所的Susana Benet合作(IGTP)，IrsiCaixa艾滋病研究所的Itziar Ekizia、Núria Izquierdo-Useros和Javier Martínez-Picado，巴斯克大学(UPV)的Jon Nieto-Garai和Maier Lorizate以及维克大学(UVic)的Carlo Manzo。
使用超分辨率显微镜和单粒子追踪等尖端技术，该团队已经能够研究Siglec-1在树突状细胞膜上的空间组织及其在感染早期阶段的关键作用。
有趣的是，该团队发现树突状细胞的激活导致Siglec-1纳米团簇的形成，这有助于增强HIV样颗粒的捕获。最重要的是，病毒通过Siglec-1的纳米团簇结合，触发了树突状细胞肌动蛋白细胞骨架的大规模全局转化，最终导致形成一个单一的袋状隔室，从而积累病毒。这个病毒隔室与导致艾滋病的病毒传播和感染T细胞有关，但其形成背后的机制直到现在一直是个谜。
此外，研究人员发现，这些纳米团簇的组织和移动性受肌动蛋白聚合的调节，肌动蛋白聚合是一种在多种生物功能中发挥作用的关键细胞过程。他们还观察到，这些纳米团簇的形成和病毒的限制发生在以RhoA活性为特征的细胞膜特定区域，RhoA是一种在肌动蛋白聚合中也起作用的蛋白质。
超分辨率显微镜的潜力
超分辨率显微镜和单粒子追踪方法的使用使研究人员能够更好地了解调节病毒和细胞之间相互作用的机制，尤其是受体的分布和功能。“眼见为实！”ICREA教授在ICFO Maria García-Parajo指出。
“大多数病毒非常小，大小在100 nm左右，因此使用标准光学显微镜无法分辨。它们在细胞膜上结合的受体甚至更小。因此，使用超分辨率显微镜和单分子成像方法至关重要，直接可视化病毒如何被细胞捕获，并允许研究人员追踪它们的命运，直到最终感染免疫细胞”。
IrsiCaixa研究员哈维尔·马丁内斯-皮卡多(Javier Martinez-Picado)也评论说：“2012年，IrsiCaixa发现Siglec-1是一种关键蛋白，它在某些免疫细胞表面起着HIV附着受体的作用，促进了病毒在体内的传播。然而，Siglec-1能够在这些特定细胞中捕获病毒的方式仍然是个谜。目前的结果有助于我们更准确地描绘出这些细胞捕获HIV的情况，并帮助我们开发新的工具来阻断这种机制。”
尽管Siglec-1在HIV-1感染的背景下的确切作用仍然是一个活跃的研究领域，并且需要进一步的研究来充分评估复杂的相互作用及其作为治疗目标的潜力，但这些发现提供了宝贵的见解病毒与免疫系统之间复杂的相互作用。
参考来源：Enric Gutiérrez-Martínez et al, Actin-regulated Siglec-1 nanoclustering influences HIV-1 capture and virus-containing compartment formation in dendritic cells, eLife
(2023). DOI: 10.7554/eLife.78836