本實(shí)用新型涉及教學(xué)用具領(lǐng)域，具體涉及可拆裝的三維立體HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制結(jié)構(gòu)模型教具。

背景技術(shù)：

HIV主要侵犯宿主的CD4+T細(xì)胞以及表達(dá)CD4分子的單核/巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等。HIV通過(guò)其包膜糖蛋白gp120與靶細(xì)胞膜表面CD4分子結(jié)合，導(dǎo)致gp120構(gòu)象改變，暴露出被其掩蓋的gp41。gp120-CD4與表達(dá)于靶細(xì)胞膜表面的趨化因子受體CXCR4或CCR5結(jié)合，形CD4-gp120- CCR5或CXCR4三分子復(fù)合物。Gp41的N末端由一段高度保守的疏水序列組成，該序列起著“橋”的作用，可直接與細(xì)胞膜相互作用，將HIV與靶細(xì)胞膜連接起來(lái)，故稱為HIV-融合肽。當(dāng)融合肽插入宿主細(xì)胞后，N端螺旋和C端螺旋在亮氨酸/異亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的作用下，形成暫時(shí)的超螺旋發(fā)夾前體，將病毒包膜和細(xì)胞膜拉近，利用膜自身的疏水作用介導(dǎo)病毒包膜與細(xì)胞膜融合，使病毒核心進(jìn)入靶細(xì)胞。

對(duì)HIV- 1 包膜糖蛋白的分子結(jié)構(gòu)的深入探求是理解HIV入侵機(jī)制的關(guān)鍵，利于對(duì)HIV致病機(jī)制的認(rèn)識(shí), 并開(kāi)發(fā)出更有效、更經(jīng)濟(jì)、更少副作用的抗病毒藥物及有效的HIV疫苗。

綜上所述，特別是在教學(xué)領(lǐng)域，一般都采用圖片來(lái)展示HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制的過(guò)程，但由于圖片的局限性，不能夠生動(dòng)細(xì)致地展現(xiàn)HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制的整個(gè)過(guò)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊合理，可拆裝的三維立體的HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制結(jié)構(gòu)模型教具。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是： HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制結(jié)構(gòu)模型教具，包括本體、基座，所述本體為具有空腔的半球體，所述本體外表面均設(shè)有插桿，所述空腔內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體通過(guò)軸承與所述本體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述本體下端部設(shè)置有連接體，所述基座上嵌設(shè)有一根第一連接桿、多根第二連接桿，相鄰的兩根所述第二連接桿之間設(shè)置有連接線，所述連接體上設(shè)置有與所述第一連接桿相配合的凹槽。

優(yōu)選的技術(shù)方案，旋轉(zhuǎn)體包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有滑槽，所述滑槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)滑體，所述滑體為一外表面均設(shè)有凸起的橢球體。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述連接體通過(guò)連接桿與所述本體相連，所述連接體由四塊拼接板拼接而成。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述基座上設(shè)置有與所述第一連接桿、第二連接桿、連接桿相配合的凹槽。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊合理，采用三維立體的拆裝結(jié)構(gòu)，在教學(xué)使用時(shí)，教師或?qū)W生可以通過(guò)不同的組裝方式來(lái)演示HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制的過(guò)程，在鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)還可以加深學(xué)生對(duì)于HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制的記憶。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖四；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖五；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖六。

其中：1、本體；2、基座；3、插桿；4、旋轉(zhuǎn)體；5、連接體；6、第一連接桿；7、第二連接桿；8、連接桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例一：

如圖1所示，HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制結(jié)構(gòu)模型教具，包括本體1、基座2，本體1為具有空腔的半球體，本體1外表面均設(shè)有插桿3，空腔內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)體4，旋轉(zhuǎn)體4通過(guò)軸承與本體1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，本體1下端部設(shè)置有連接體5，基座2上嵌設(shè)有一根第一連接桿6、多根第二連接桿7，相鄰的兩根第二連接桿7之間設(shè)置有連接線，連接體5上設(shè)置有與第一連接桿6相配合的凹槽。

旋轉(zhuǎn)體4包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有滑槽，滑槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)滑體，滑體為一外表面均設(shè)有凸起的橢球體。

連接體5通過(guò)連接桿8與本體1相連，連接體5由四塊拼接板拼接而成。

基座2上設(shè)置有與第一連接桿6、第二連接桿7、連接桿8相配合的凹槽。

本實(shí)施例的使用方法：

本體1代表HIV病毒顆粒，基座2代表CD4+細(xì)胞的細(xì)胞膜（局部），插桿3代表HIV病毒包膜糖蛋白gp120和gp41，旋轉(zhuǎn)體4代表HIV病毒核衣殼，連接體5代表放大了的HIV病毒包膜糖蛋白gp120，第一連接桿6代表CD4分子，第二連接桿7代表CCR5，連接桿8代表放大了的HIV病毒包膜糖蛋白gp41。

使用各部件展示HIV侵入免疫細(xì)胞機(jī)制的過(guò)程。

如圖1所示， HIV進(jìn)攻CD4+細(xì)胞。

HIV病毒顆粒與CD4+細(xì)胞的細(xì)胞膜（細(xì)胞膜局部，上方為細(xì)胞外，下方為細(xì)胞內(nèi)）。

1型人類免疫缺陷病毒( human ImmunodeficiencyVirus Type 1, HIV-1)為逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬成員,基因組全長(zhǎng)約9.7kb, 由gag、pol、env 3個(gè)結(jié)構(gòu)基因和眾多調(diào)節(jié)基因及附屬基因構(gòu)成。env基因約2.5kb長(zhǎng), 編碼一個(gè)由約870個(gè)氨基酸組成的糖蛋gp160。gp160被蛋白水解酶裂解,形成兩個(gè)成熟的蛋白質(zhì)，分別為外膜糖蛋白gp120和跨膜糖蛋白gp41。HIV-1進(jìn)攻靶細(xì)胞是從gp120與CD4結(jié)合開(kāi)始的。

如圖2所示，gp120與CD4+結(jié)合。

HIV-1感染靶細(xì)胞時(shí), gp120首先與靶細(xì)胞膜上的CD4結(jié)合。CD4為單鏈跨膜糖蛋白,由435個(gè)氨基酸組成, 膜外有4個(gè)結(jié)構(gòu)域(D1- D4), 其中D1和D2區(qū)為gp120的結(jié)合位點(diǎn)。

gp120是一高度糖基化而又親水的蛋白質(zhì), 位于病毒顆粒表面，由5個(gè)呈現(xiàn)高度變異的區(qū)域(可變區(qū), V1-V5)和將其相隔的5個(gè)保守的區(qū)域(保守區(qū)，C1-C5)構(gòu)成。保守區(qū)是gp120 的核心部分, 為gp120與CD4、輔助受體及gp41相互作用的主要位點(diǎn)。

如圖3所示，gp120構(gòu)象變化。

gp120與CD4分子結(jié)合后，構(gòu)象發(fā)生變化。

對(duì)gp120 的晶體結(jié)構(gòu)X 線衍射分析發(fā)現(xiàn), gp120 折疊成兩個(gè)主要的結(jié)構(gòu)域: 相對(duì)保守的內(nèi)部結(jié)構(gòu)域和易變異的外部結(jié)構(gòu)域。內(nèi)結(jié)構(gòu)域與gp41結(jié)合, 而外結(jié)構(gòu)域暴露于gp120三聚體的表面。內(nèi)外結(jié)構(gòu)域之間通過(guò)由4個(gè)反向平行的由β折疊構(gòu)成的橋?qū)? bridging sheet) 連接在一起。gp120內(nèi)外結(jié)構(gòu)域以及橋?qū)娱g的連接部的多個(gè)氨基酸殘基是CD4結(jié)合的部位。其靠近疏水核并與橋?qū)酉噜彽氖前佳? 表面不含寡糖鏈, 為一保守的片段。未結(jié)合CD4時(shí), 內(nèi)外結(jié)構(gòu)域相對(duì)靠近，V1/V2環(huán)可部分掩蓋CD4的結(jié)合部位。當(dāng)CD4與凹穴發(fā)生結(jié)合時(shí),加大了域間距, 使gp120 的構(gòu)象改變，橋?qū)由煺? 并使V3基部暴露。V3環(huán)對(duì)輔助受體結(jié)合位點(diǎn)的暴露起一定的作用。位于CD4結(jié)合部位的90°角方向上, 主要由橋?qū)雍蚔3環(huán)及周圍的氨基酸殘基為輔助受體的結(jié)合位點(diǎn)。

如圖4所示，gp120-CD4結(jié)合輔助受體CCR5或CXCR4。

gp120構(gòu)象改變后暴露出gp41，gp120-CD4與表達(dá)于靶細(xì)胞膜表面的趨化因子受體CCR5或CXCR4結(jié)合，形成CD4-gp120 -CCR5或CXCR4三分子復(fù)合物。

當(dāng)CD4與gp120結(jié)合時(shí)促使gp120 發(fā)生構(gòu)象改變, 暴露出隱藏的可和輔助受體結(jié)合的區(qū)域。目前已知存在于細(xì)胞表面的一組7次跨膜的G蛋白偶連蛋白可作為HIV-1的輔助受體，其中最為主要的是CCR5和CXCR4。CCR5表達(dá)在巨噬細(xì)胞和某些T細(xì)胞的表面, 其氨基末端中2-18氨基酸殘基對(duì)病毒侵入靶細(xì)胞起重要作用；CXCR4表達(dá)在許多T細(xì)胞上。所有的HIV-1以CCR5或CXCR4或同時(shí)以兩種輔助受體感染細(xì)胞。

CCR5分子有7段跨膜區(qū)、4個(gè)胞外區(qū)和4個(gè)胞內(nèi)區(qū)，其胞外部分具有HIV gp120的結(jié)合位點(diǎn)，胞內(nèi)部分介導(dǎo)與G蛋白的相互作用。gp120主要作用于CCR5的N端和第二胞外區(qū), 其中CCR5 N端的9個(gè)氨基酸構(gòu)成與gp120結(jié)合的中心，在CCR5與gp120結(jié)合上顯得較為重要, 而第二胞外區(qū)對(duì)引起膜融合則更為重要。CXCR4在HIV-1進(jìn)入T細(xì)胞中起重要作用, 與CCR5相似, 其N端和胞外區(qū)是與V3環(huán)結(jié)合的主要部位。

如圖5所示，gp41嵌入細(xì)胞膜。

gp41的N末端由一段高度保守的疏水序列組成，該序列起著“橋”的作用，可直接與細(xì)胞膜相互作用，將HIV與靶細(xì)胞膜連接起來(lái)，故稱為HIV-融合肽。

gp41是一個(gè)由343個(gè)氨基酸組成的可誘導(dǎo)病毒與靶細(xì)胞融合的蛋白質(zhì), 可分為膜外區(qū)、跨膜區(qū)、胞質(zhì)區(qū)3個(gè)部分。直接參與病毒與宿主細(xì)胞融合或合胞體形成的是膜外區(qū), 該區(qū)從N末端起依次為融合肽(fusion peptide)、N端重復(fù)序列N-HR(N-heptad repeat)、C端重復(fù)序列C-HR(C-heptad repeat), 另外在gp41的N-HR與C-HR之間存在一短的被二巰鍵連接的環(huán)狀區(qū)域。融合肽為位于N端的高度疏水的多肽, 含有16個(gè)氨基酸, 其構(gòu)象為螺旋、片層和折疊約各占三分之一的插銷(plug)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使融合肽易于進(jìn)入脂質(zhì)膜。

gp41與gp120相互結(jié)合時(shí),表現(xiàn)為一種穩(wěn)定的天然構(gòu)象。然而當(dāng)gp120與CD4和輔助受體結(jié)合后, gp120構(gòu)象改變從而暴露出被其隱藏的gp41, 由于失去gp120的作用, gp41喪失其穩(wěn)定性, 發(fā)生構(gòu)象改變, 形成前發(fā)夾中間過(guò)渡態(tài)。此時(shí)N-HR由于卷曲在膜外片段中部的亮氨酸拉鏈的作用伸展出來(lái), 使gp41 N端的融合肽插入宿主細(xì)胞膜中。

如圖6所示，HIV包膜與靶細(xì)胞膜融合。

細(xì)胞膜和病毒包膜發(fā)生融合，病毒核心進(jìn)入靶細(xì)胞。

HIV Env 糖蛋白引起膜融合, gp41 N端有兩個(gè)a螺旋位點(diǎn), 在蛋白起始端是一個(gè)融合絲氨酸。gp120與輔助受體的結(jié)合引起gp41亞單位發(fā)生自身折疊, 隨后第二個(gè)螺旋部位折疊并且連接第一個(gè)螺旋部位, gp41 N 端形成三相卷曲螺旋。人們普遍認(rèn)為, 這會(huì)導(dǎo)致融合絲氨酸的暴露, 該絲氨酸插人靶細(xì)胞膜。隨后,gp41的C 端螺旋部位在N 端三相卷曲螺旋的外部聚集成槽, 形成6一螺旋束, 顯著地將融合絲氨酸與gp41轉(zhuǎn)膜位點(diǎn)連接得更緊密, 以至病毒包膜和靶細(xì)胞膜緊密連接,足以啟動(dòng)病毒與靶細(xì)胞間膜融合。

在HIV-1感染宿主細(xì)胞過(guò)程中, 其包膜糖蛋白在病毒的侵入中起關(guān)鍵的作用。首先外膜糖蛋白gp120識(shí)別宿主細(xì)胞表面的CD4分子和一種趨化因子受體, 并與之結(jié)合進(jìn)而導(dǎo)致病毒包膜糖蛋白的構(gòu)象改變, 暴露出跨膜糖蛋白gp41，其在誘導(dǎo)膜融合的過(guò)程中發(fā)生一系列構(gòu)象變化, 進(jìn)而引起HIV-1包膜與宿主細(xì)胞質(zhì)膜相融合, 使得HIV-1核心顆粒進(jìn)入宿主細(xì)胞中。