人类免疫缺陷病毒（HIV）选择性地包装其未切割RNA基因组的两个拷贝，这两个拷贝都用于逆转录过程中的链转移介导重组，这一过程能够在环境和压力下快速进行。病毒RNA被选作二聚体进行包装，有证据表明二聚体和包装是机械耦合的。这两个过程都是由基因组5′-非翻译区（5′-UTR）内少量病毒Gag多蛋白的核衣壳（NC）结构域与RNA元件之间的相互作用介导的。Gag蛋白含有三个独立折叠的结构域（从N-末端到C-末端）：基质（MA）、衣壳（CA）和核衣壳（NC），以及其他三个非结构但功能重要的片段。
图1：HIV病毒基因组装的过程
一、Gag的NC结构域介导基因组选择
目前有大量证据表明，HIV组装基因组选择主要由HIV-1 Gag多聚蛋白的NC结构域介导。用MoMuLV（莫洛尼鼠白血病病毒）结构域替换HIV-1 NC结构域导致MoMuLV病毒 RNA优先包装到HIV-1衍生嵌合病毒中，反之，用HIV-1结构域替换MoMuLV-NC结构域导致HIV-1基因组优先包装，属于特定属的逆转录病毒似乎更容易包装彼此的RNA。几乎所有的逆转录病毒的gag蛋白的NC结构域都含有1-2个保守的CCHC基序，又称锌指结构（Cys-X2-Cys-X4-His-X4-Cys；X=非Cys/His氨基酸），作为锌结合位点。
早期研究表明，阵列对锌的亲和力较弱，病毒粒子中不含锌，但随后的体内诱变实验表明，阵列中保守的单原子S由O替换（Cys由Ser）阻断了病毒复制和基因组包装，与锌结合功能一致。对肽和重组和病毒衍生的HIV-1 NC蛋白的研究证实，这些阵列能够以高亲和力结合锌，对完整逆转录病毒的锌边扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）研究最终提供了强有力的证据，证明成熟的病毒颗粒中充满了锌，证明NC锌指结构在逆转录病毒组装期间选择未切割基因组方面发挥着重要作用，从而可以设计化合物使锌指结构中的Zn排出，而筛选出强大的抗病毒活性化合物。
二、Gag的MA结构域在基因组包装中的作用
Gag的MA结构域在细胞内转运和膜靶向性中起着重要作用。Gag的HIV-1 MA结构域中的两个基本残基突变可导致Gag和病毒基因组在细胞核中积累。这些突变还导致病毒颗粒的产生显著减少，形成的颗粒传染性差，似乎主要含有单体基因组。早期的研究表明，Gag的MA结构域包含一个核定位信号（NLS），这些发现表明MA也具有一个核输出信号（NES），并且这两个信号在Gag在病毒组装前短暂穿梭穿过细胞核中都起作用。但是这些发现没有在其他实验室得到重复，gag为什么需要入核后再出核仍然是科学问题。
Rous肉瘤病毒（RSV）的Gag蛋白具有类似的短暂核穿梭活性。在这种情况下，MA的特定突变或抑制依赖于染色体区域维护-1（CRM-1）的核输出途径的治疗剂可能会阻止核输出。RSV MA的突变增强了膜结合（Myr1Glu）并阻止了核穿梭，导致了主要单体基因组粒子的形成。对RSV更广泛的研究表明，与基因组识别发生在细胞核中的包装机制以及由MA结构域指导的Gag瞬时核穿梭相一致，是将基因组从细胞核有效运输到质膜上的病毒组装点所必需的，表明了Gag的瞬时核定位在基因组包装中起作用。
早期研究表明，在温和变性条件下从RSV中提取的RNA是二聚体，如蔗糖梯度沉淀法所确定的那样，但在基因-32蛋白存在的情况下形成单体，可以解开双螺旋核酸结构并优先与单链RNA结合。这些研究表明，病毒粒子中的RNA以非共价连接的二聚体形式存在，但不排除RNA可能被Gag识别为单体并在组装期间或组装后不久形成二聚体的可能性。
三、HIV-1 5′-UTR的结构和对病毒组装的影响
HIV-1 5′-UTR主要包含TAR、polyA、PBS、DIS、SD和AUG片段
图2：HIV 5’UTR 区茎环结构图
1.TAR
由于5′UTR的TAR结构域在Tat介导的转录激活中起着重要作用，因此人们也提出了在复制中的其他作用，包括二聚化作用、逆转录过程中的链转移、潜伏期中可能的HIV-1衍生的miRNA和包装。破坏TAR结构的突变会导致基因组包装效率显著降低，TAR发夹结构对基因组包装很重要。然而，高效基因组随后证明了HIV-1变异体的包装和复制，其中TAR发夹和Tat基因被四环素诱导的tetO-rtTA系统取代，表明TAR发夹是高效转录和复制所必需的，但在包装中不起重要作用。
2.PolyA
据预测，紧随TAR发夹之后的残留物会形成第二个发夹，称为poly A，它在非结构化环中包含AAUAAA多聚腺苷酸化信号。该序列是在病毒转录物的3′端附近复制的重复（R）元件的一部分。Poly A碱基配对的突变导致了基因组包装和病毒复制的严重缺陷,恢复碱基配对的补偿性突变也恢复了基因组包装，从而得出结论，Poly A发夹的二级结构而非一级序列对包装很重要。Poly A 发夹的不稳定会导致基因组包装的减少。Poly A发夹的稳定性可以导致细胞内HIV RNA水平的显著降低，这可以解释所观察到的包装减少，poly A发夹是有效抑制5′-聚腺苷酸化位点和充分激活3′-聚腺酸化信号所必需的,但对包装可能不是必需的。
3.PBS
5′-UTR的PBS区残基作为人类tRNALys RNA的结合位点、逆转录引物以及影响逆转录启动的调节元件，在复制中发挥着关键作用。基于化学和酶探测、计算机建模和诱变实验，已经提出了多个PBS残基的二级结构模型。
4. DIS
DIS通过分子间“亲吻接触”的形成促进二聚化，涉及GC丰富的回文环，如上所述，与编码彼此互补的非自互补DIS环的质粒共同感染已被用于增强异二聚体RNA的包装。尽管含有DIS的寡核苷酸能够从“亲吻”二聚体转化为扩展双链，但包含整个5′-UTR和gag编码区前265个核苷酸的较大RNA似乎不会形成扩展双链。破坏DIS结构的突变，或整个DIS干环的缺失，在体外抑制RNA二聚化，并导致基因组包装和体内感染性的显著降低。已预测GG凸起下方残留物的多个二级结构。尽管DIS对基因组包装很重要，但它似乎不会与NC蛋白高亲和力结合。
5.SD
已确定分离的DIS发夹的三维结构，并已通过NMR方法确定其与NC的配合物，高亲和力结合由NC的锌指结构和GGUG四环中暴露的鸟苷之间的相互作用介导,破坏发夹下茎碱基配对的突变并不影响基因组的复制，这表明发夹在基因组包装中不起作用。
6.Ψ
大多数证据表明，Ψ残基预测的发夹结构在基因组包装中起着重要作用，因此得名。含有Ψ发夹的5′-UTR片段能够将外源RNA包装成病毒样颗粒，但这一发现尚未得到独立验证。Ψ发夹和下游富含GA的区域不仅需要用于包装，还需要用于基因组二聚体。Ψ的缺失和旨在破坏茎环中碱基配对的突变已被报道导致基因组包装的显著减少，而代偿性突变旨在恢复茎环中的碱基配对，并由不同的NC结合RNA片段完全替代Ψ，从而大大恢复了包装效率。
7. AUG区
跨越gag起始密码子（此处称为AUG区）的残基被提议采用许多不同的二级结构，早期核苷酸探测、诱变研究和自由能预测通常与图3b所示的发夹结构一致。对AUG衍生寡核苷酸的研究表明，发夹结构含有一个不稳定的茎和一个稳定的GNRA四环（N：任何碱基；R：G或a），在自然界中经常发现GNRA四环参与远程RNA-RNA相互作用，因此推测AUG的GNRA环可能与HIV-1 5′-UTR的其他部分相互作用。