宿主抗病毒因子与HIV—1的相互作用(1)
人类免疫缺陷病毒1(HIV-1)的感染会引发艾滋病。HIV-1是一种逆转录病毒，由于其具有侵染不分裂细胞的能力，在逆转录病毒的分类上属于慢病毒家族。病毒颗粒的最外层是来自宿主细胞的细胞膜，上面含有病毒自身编码的膜蛋白。病毒颗粒内部由一层病毒衣壳蛋白(CA)包裹着一对基因组RNA(gRNA)。gRNA长约9.1kb，在病毒编码的逆转录酶的作用下，逆转录为基因组DNA。病毒DNA病毒编码的整合酶的作用下，整合进宿主细胞的染色质DNA中，利用宿主细胞的转录因子完成病毒mRNA的转录。病毒的mRNA经过可变剪切的机制，产生多种病毒蛋白。通过单剪切产生的病毒mRNA，可以翻译出病毒膜蛋白，在细胞膜上分布。由全长mRNA(gRNA)翻译出的结构蛋白Gag在细胞膜上完成多聚化，并特异性的结合gRNA，组成新的病毒颗粒。新组装的病毒颗粒通过出芽的方式，夺取含有病毒膜蛋白的细胞膜，离开细胞。HIV-1的感染会造成细胞损伤，如病毒膜蛋白与细胞的受体CD4的结合而引起的细胞凋亡、病毒蛋白Vpr对细胞周期的干扰作用[1]等。通过长期的进化，宿主细胞发展出了抑制病毒复制的机制，而HIV也进化出了拮抗或逃逸宿主细胞抑制的方法，病毒与细胞的相互作用，成为了人们研究的焦点，为人们认识病毒的复制提供了新的视野。
, 百拇医药
1 TRIM5alpha
感染早期，病毒颗粒进入细胞后，需要进行逆转录以合成DNA，此时的衣壳蛋白(CA)对于逆转录的顺利完成起到了一定的保护作用。人们发现在旧大陆猴来源的细胞中HIV-1的复制并不顺利。这种阻碍导致HIV-1的逆转录不能完成，并且这是一个和CA有关的过程[2]。后续的实验发现，引起这种抑制的现象是由一个基因编码的蛋白完成的，这个基因编码的蛋白叫TRIM5alpha，属于TRIM家族的一员。Tripartite motif即为RING结构域，B-box结构域和coiled-coil结构域的统称。RING结构域发挥着E3连接酶的功能；后两种结构域的存在介导了TRIM蛋白的多聚化，这种聚合被认为有利于其抗病毒功能的发挥。在TRIM5alpha的C端还含有B30.2结构域，正是这个独特的结构域介导了其与HIV-1的相互作用，或者说是介导了TRIM5alpha对不同病毒的识别能力[3]。TRIM5alpha特异性的结合HIV的衣壳结构，引起衣壳的解体，从而破坏了病毒RNA的逆转录过程。TRIM5alpha对CA的结合严格依赖于CA所保持的多聚状态。但HIV进化出了逃逸机制，使得人源的TRIM5alpha并不能有效的结合HIV-1的衣壳结构，从而可以在人源的细胞中完成感染。
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2 Mx2
干扰素处理某些单核细胞系(THP-1等)会对HIV-1的有效感染起到抑制作用。人们发现这是由Mx2蛋白完成的[4]。Mx2特异性识别逆转录复合体的衣壳结构，抑制HIV-1进入细胞核的过程而实现抗病毒的作用[5]。目前，对于Mx2的抗病毒机理还在研究当中。
3 SAMHD1
在髓样细胞中(特别是树突状细胞)，人们发现了一种能抑制HIV-1复制，但可以被HIV-2的Vpx蛋白拮抗的抑制因子SAMHD1[6]。SAMHD1是一种dNTP水解酶，能通过水解dNTP来阻止HIV-1的逆转录反应[7]。HIV-1并没有进化出拮抗SAMHD1的机制，有一种观点认为，由于树突状细胞具有很强的产生干扰素的能力，HIV-1在树突细胞中不能有效的复制，也许使得HIV-1避免了免疫系统的激活[8]。
4 APOBEC3G/F
, 百拇医药
APOBEC3G/F(A3G/F)会被包装进病毒颗粒，抑制下一轮病毒的有效复制。APOBEC家族属于核苷酸胞嘧啶脱氨酶，所有成员均具有催化活性，他们通常以单链DNA或RNA上的胞嘧啶(C)为底物，脱去其氨基而将之变成尿嘧啶(U)。A3G通过和Gag的相互作用，进入了病毒颗粒中[9]。尽管对其脱氨酶活性在APOBEC的抗病毒反应中是否需要存在争议[10]，人们观察到病毒负链DNA上的C被编辑成了U，从而在正链DNA上引入了大量G到A的突变。这严重影响了病毒翻译蛋白的保真性。研究发现，Vif可以通过介导在包装细胞中A3G的降解使得子代病毒得以正常复制[11]。
5 ZAP
通过对MLV的负向筛选发现了一种抑制病毒复制的宿主因子，ZAP[12]。ZAP特异性的结合病毒RNA的某些区域，介导病毒RNA的降解，从而完成抗病毒的功能。对ZAP的功能截短体的结构研究和体外生化实验表明，ZAP通过以二聚体的方式参与对靶RNA的识别[13]。其RNA识别区域向两侧延展，具备一定长度和结构的RNA才有可能与之结合[14]。ZAP通过特异性的识别RNA上的特定识别序列，接近翻译起始复合物，并竞争性的同eIF4A结合，阻碍eIF4A与eIF4G的相互作用，使得整个翻译环的结构基础遭到破坏，靶RNA发生翻译抑制[15]。其后，ZAP通过招募RNA降解复合体exosome或外切酶Xrn1对靶RNA进行5'到3'和3'到5'两个方向的降解[16]。ZAP对HIV-1完全剪切的RNA同样特异的抑制作用，其特异的结合为点位于靶RNA的5'非翻译区(5'UTR)。目前，还不清楚HIV-1是否具有在体内拮抗或利用ZAP的机制，体外的细胞实验表明，ZAP的表达有效的抑制了HIV-1的多轮复制过程。
, 百拇医药
6 RuvB Like 2
RuvB Like 2(RVB2)，是一种DNA解旋酶，在细胞内与RVB1组成复合物，发挥转录调控，端粒酶复合物组装调控，染色质结构调控和无义RNA降解调控等功能[17]。研究发现，RVB2能够结合HIV-1的基质蛋白(MA)，MA位于Gag的N端，是在Gag的表达中最先被翻译出来的部分。RVB2通过与翻译中的MA的相互作用，结合到了翻译Gag的病毒RNA的5'UTR。这种结合阻止了核糖体的移动，抑制了病毒蛋白的翻译，引起了病毒RNA的降解。HIV-1编码的膜蛋白，能够拮抗RVB2对Gag的产生抑制：膜蛋白通过其C末端与MA的竞争结合，阻止了RVB2与MA的相互作用。研究发现，病毒利用RVB2的抑制与被拮抗机制，实现了自身的有效复制。在病毒基因表达早期，并没有足够量的膜蛋白被包装进病毒颗粒。无膜蛋白的空颗粒不具有感染力，在体内有可能激活免疫系统，从而对病毒的复制不利。HIV-1利用RVB2降低Gag的表达，减少了空颗粒的产生。当病毒基因表达增加，膜蛋白的数量满足病毒颗粒产生的需求后，通过膜蛋白拮抗RVB2的机制，病毒颗粒的产生得以回复。临床数据表明，病毒的载量和病程进展与RVB2的表达成正相关[18]。, 百拇医药(李伟 秦晓瑞)
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感染早期，病毒颗粒进入细胞后，需要进行逆转录以合成DNA，此时的衣壳蛋白(CA)对于逆转录的顺利完成起到了一定的保护作用。人们发现在旧大陆猴来源的细胞中HIV-1的复制并不顺利。这种阻碍导致HIV-1的逆转录不能完成，并且这是一个和CA有关的过程[2]。后续的实验发现，引起这种抑制的现象是由一个基因编码的蛋白完成的，这个基因编码的蛋白叫TRIM5alpha，属于TRIM家族的一员。Tripartite motif即为RING结构域，B-box结构域和coiled-coil结构域的统称。RING结构域发挥着E3连接酶的功能；后两种结构域的存在介导了TRIM蛋白的多聚化，这种聚合被认为有利于其抗病毒功能的发挥。在TRIM5alpha的C端还含有B30.2结构域，正是这个独特的结构域介导了其与HIV-1的相互作用，或者说是介导了TRIM5alpha对不同病毒的识别能力[3]。TRIM5alpha特异性的结合HIV的衣壳结构，引起衣壳的解体，从而破坏了病毒RNA的逆转录过程。TRIM5alpha对CA的结合严格依赖于CA所保持的多聚状态。但HIV进化出了逃逸机制，使得人源的TRIM5alpha并不能有效的结合HIV-1的衣壳结构，从而可以在人源的细胞中完成感染。
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2 Mx2
干扰素处理某些单核细胞系(THP-1等)会对HIV-1的有效感染起到抑制作用。人们发现这是由Mx2蛋白完成的[4]。Mx2特异性识别逆转录复合体的衣壳结构，抑制HIV-1进入细胞核的过程而实现抗病毒的作用[5]。目前，对于Mx2的抗病毒机理还在研究当中。
3 SAMHD1
在髓样细胞中(特别是树突状细胞)，人们发现了一种能抑制HIV-1复制，但可以被HIV-2的Vpx蛋白拮抗的抑制因子SAMHD1[6]。SAMHD1是一种dNTP水解酶，能通过水解dNTP来阻止HIV-1的逆转录反应[7]。HIV-1并没有进化出拮抗SAMHD1的机制，有一种观点认为，由于树突状细胞具有很强的产生干扰素的能力，HIV-1在树突细胞中不能有效的复制，也许使得HIV-1避免了免疫系统的激活[8]。
4 APOBEC3G/F
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APOBEC3G/F(A3G/F)会被包装进病毒颗粒，抑制下一轮病毒的有效复制。APOBEC家族属于核苷酸胞嘧啶脱氨酶，所有成员均具有催化活性，他们通常以单链DNA或RNA上的胞嘧啶(C)为底物，脱去其氨基而将之变成尿嘧啶(U)。A3G通过和Gag的相互作用，进入了病毒颗粒中[9]。尽管对其脱氨酶活性在APOBEC的抗病毒反应中是否需要存在争议[10]，人们观察到病毒负链DNA上的C被编辑成了U，从而在正链DNA上引入了大量G到A的突变。这严重影响了病毒翻译蛋白的保真性。研究发现，Vif可以通过介导在包装细胞中A3G的降解使得子代病毒得以正常复制[11]。
5 ZAP
通过对MLV的负向筛选发现了一种抑制病毒复制的宿主因子，ZAP[12]。ZAP特异性的结合病毒RNA的某些区域，介导病毒RNA的降解，从而完成抗病毒的功能。对ZAP的功能截短体的结构研究和体外生化实验表明，ZAP通过以二聚体的方式参与对靶RNA的识别[13]。其RNA识别区域向两侧延展，具备一定长度和结构的RNA才有可能与之结合[14]。ZAP通过特异性的识别RNA上的特定识别序列，接近翻译起始复合物，并竞争性的同eIF4A结合，阻碍eIF4A与eIF4G的相互作用，使得整个翻译环的结构基础遭到破坏，靶RNA发生翻译抑制[15]。其后，ZAP通过招募RNA降解复合体exosome或外切酶Xrn1对靶RNA进行5'到3'和3'到5'两个方向的降解[16]。ZAP对HIV-1完全剪切的RNA同样特异的抑制作用，其特异的结合为点位于靶RNA的5'非翻译区(5'UTR)。目前，还不清楚HIV-1是否具有在体内拮抗或利用ZAP的机制，体外的细胞实验表明，ZAP的表达有效的抑制了HIV-1的多轮复制过程。
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RuvB Like 2(RVB2)，是一种DNA解旋酶，在细胞内与RVB1组成复合物，发挥转录调控，端粒酶复合物组装调控，染色质结构调控和无义RNA降解调控等功能[17]。研究发现，RVB2能够结合HIV-1的基质蛋白(MA)，MA位于Gag的N端，是在Gag的表达中最先被翻译出来的部分。RVB2通过与翻译中的MA的相互作用，结合到了翻译Gag的病毒RNA的5'UTR。这种结合阻止了核糖体的移动，抑制了病毒蛋白的翻译，引起了病毒RNA的降解。HIV-1编码的膜蛋白，能够拮抗RVB2对Gag的产生抑制：膜蛋白通过其C末端与MA的竞争结合，阻止了RVB2与MA的相互作用。研究发现，病毒利用RVB2的抑制与被拮抗机制，实现了自身的有效复制。在病毒基因表达早期，并没有足够量的膜蛋白被包装进病毒颗粒。无膜蛋白的空颗粒不具有感染力，在体内有可能激活免疫系统，从而对病毒的复制不利。HIV-1利用RVB2降低Gag的表达，减少了空颗粒的产生。当病毒基因表达增加，膜蛋白的数量满足病毒颗粒产生的需求后，通过膜蛋白拮抗RVB2的机制，病毒颗粒的产生得以回复。临床数据表明，病毒的载量和病程进展与RVB2的表达成正相关[18]。, 百拇医药(李伟 秦晓瑞)