單拷貝 HIV 整合態(tài)前病毒 DNA 原位標記與成像

艾滋病毒基因組 RNA 逆轉(zhuǎn)錄為 DNA，整合在宿主染色體內(nèi)形成前病毒（HIV provirus），是根除艾滋病毒的最大障礙。在活細胞內(nèi)對單拷貝或低拷貝的整合態(tài) HIV 基因標記與成像，對前病毒的識別和切除具有重要意義，但一直是個難題。最近，中國科學院武漢病毒研究所研究員崔宗強與中國科學院生物物理研究所研究員張先恩合作，利用量子點標記轉(zhuǎn)錄激活子樣效應因子（TALEs）探針，在活細胞內(nèi)單拷貝基因熒光標記與成像方面取得突破，實現(xiàn)了單拷貝整合態(tài) HIV 前病毒 DNA 原位標記、動態(tài)成像和 3D 定位分析。研究成果于 5 月 8 日在《自然 - 通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表，馬英新和王明秀為論文的共同第一作者。

研究人員首先設計篩選了特異性識別 HIV- 1 前病毒基因的 TALE 識別元件�；�于反式環(huán)辛烯（TCO2）與四嗪（Tz1）的生物正交反應，以及鏈霉親和素（SA）與生物素（Biotin）的特異性結合反應，建立活細胞內(nèi)針對 TALEs 的量子點標記技術。通過“時 - 空耦合”設計，利用不同類型的生物正交反應，獲得不同顏色量子點標記的 TALE 探針。量子點 -TALE 探針特異性標記整合在染色體上的 HIV 前病毒 DNA，實現(xiàn)了活細胞內(nèi)單拷貝整合態(tài)前病毒 DNA 原位標記與成像。在整合 HIV 前病毒 DNA 的潛伏感染細胞中，可以對 HIV 前病毒進行實時動態(tài)示蹤和 3D 定位分析，并測定單細胞內(nèi)整合態(tài)前病毒的數(shù)目。

該研究實現(xiàn)了活細胞內(nèi)單拷貝整合態(tài) HIV 基因的熒光標記與成像，對于 HIV 前病毒的高靈敏特異識別和原位分析，以及病毒整合與潛伏感染等關鍵機制的研究和理解均具有重要意義。所建立的量子點 -TALE 探針單基因識別技術，也可以用于其他與疾病和細胞功能相關的任意單拷貝基因的熒光標記與影像分析，為染色體內(nèi)單基因定位、功能結構和時空動態(tài)等研究提供了技術手段。