宿主限制因子SAMHD1和HIV-SIV附屬蛋白Vpx相互作用的研究.pdf

1、病毒是嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生生物，它本身并不具有完整的進(jìn)行獨(dú)立復(fù)制所需的復(fù)制機(jī)器，因此，它在復(fù)制過程中不可避免的與宿主細(xì)胞內(nèi)的蛋白相互作用，從而使宿主的組分為自己所用;而另一方面細(xì)胞也編碼了一些宿主限制因子抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。在這一過程中病毒能否順利的利用宿主組分并且逃避宿主限制因子抑制決定了其宿主特異性。
　　在巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中，HIV-1不能或以極低的水平進(jìn)行復(fù)制，而HIV-2及與其相關(guān)的SIVsm/SIVmac卻利用其編

2、碼的Vpx蛋白克服了細(xì)胞中某種抑制機(jī)制，使病毒在這些細(xì)胞中順利的復(fù)制。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，這種抑制機(jī)制來自細(xì)胞編碼的SAMHD1蛋白。SAMHD1能夠通過其dNTP水解酶的活性降解細(xì)胞中的dNTP，從而阻止病毒的反轉(zhuǎn)錄過程。另外，還能夠通過其RNA酶的活性降解細(xì)胞中的HIV-1基因組。
　　HIV-2/SIV編碼的Vpx蛋白通過募集泛素連接酶E3復(fù)合物CUL4-DDB1-DCAF1將SAMHD1多聚泛素化，并使之隨后通過蛋白酶體降解，

3、從而促進(jìn)了病毒在細(xì)胞中的復(fù)制。只有兩類靈長(zhǎng)類慢病毒SIVsm/SIVmac/HIV-2和SIVrcm/SIVmnd-2編碼了Vpx。我們和其他課題組的結(jié)果都表明這種Vpx介導(dǎo)SAMHD1的降解具有種屬特異性，即SIVsm/SIVmac/HIV-2編碼的Vpx能夠介導(dǎo)人以及各自宿主的SAMHD1的降解，但是并不能介導(dǎo)Red-capped mangabey SAMHD1的降解;而SIVrcm Vpx恰好相反。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是Vpx對(duì)SA

4、MHD1的識(shí)別模式不同:對(duì)于SIVsm/SIVmac編碼的Vpx通過其N端的12-17位氨基酸與SAMHD1的C端結(jié)合，同時(shí)通過和DCAF1的相互作用，導(dǎo)致SAMHD1被泛素化。但SIVrcm編碼的Vpx介導(dǎo)SAMHD1降解的機(jī)制與SIVmac Vpx并不相同。它通過和SAMHD1的N端結(jié)合導(dǎo)致其降解。目前對(duì)于其介導(dǎo)SAMHD1降解的具體機(jī)制還不是非常清楚。
　　兩類Vpx識(shí)別SAMHD1模式的不同可能是由于病毒與宿主之間相互競(jìng)爭(zhēng)

5、的結(jié)果，SAMHD1在體內(nèi)以頭對(duì)尾的二聚體或四聚體的形式存在，因此當(dāng)SAMHD1的突變使其被Vpx識(shí)別減弱時(shí)，病毒進(jìn)化出了新的Vpx的突變靶向了空間上距離很近的SAMHD1的另外一端。
　　本文通過構(gòu)建Vpx和SAMHD1的突變以及構(gòu)建分子模型的方法對(duì)SIVrcm Vpx介導(dǎo)SAMHD1的降解進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)SIVrcm Vpx的23-WLHR-26對(duì)于其識(shí)別SAMHD1是必須的。SAMHD1 N末端的F15，L36，F(xiàn)52，

6、R55和R56對(duì)于其結(jié)合SIVrcm Vpx是至關(guān)重要的。我們構(gòu)建的由rcmSAMHD1的N端結(jié)構(gòu)域，SIVrcm Vpx以及DCAF1的C端結(jié)構(gòu)域組成的三元復(fù)合物的模型顯示:SIVrcm Vpx結(jié)合SAMHD1的方式與SIVsm Vpx完全不同:人SAMHD1通過C末端形成的兩個(gè)α螺旋結(jié)合在由SIVsm Vpx的helix1和helix3之間的疏水口袋里，而RCM SAMHD1與SIVrcm Vpx的結(jié)合則涉及其全部三個(gè)helix。我

7、們的結(jié)果為更好的認(rèn)識(shí)由于病毒和宿主之間的“軍備競(jìng)賽”導(dǎo)致的Vpx和SAMHD1之間的不同結(jié)合模式提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持。
　　此外，我們?cè)谘芯縎AMHD1時(shí)發(fā)現(xiàn)它可能被細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶加工產(chǎn)生一個(gè)N端截短的截短體，該蛋白缺少核定位信號(hào)，該蛋白對(duì)于Vpx具有較強(qiáng)的抗性。提示該截短體的產(chǎn)生可能是細(xì)胞對(duì)抗Vpx介導(dǎo)的降解的一種機(jī)制。對(duì)于該截短體的鑒定以及功能的研究有利于我們了解SAMHD1的生理功能、在細(xì)胞中的調(diào)控以及細(xì)胞對(duì)抗病毒蛋白拮抗的策