我院周峰研究員與合作者在Nature Microbiology雜志報(bào)道人類(lèi)新型抗艾滋病毒蛋白
艾滋病是一種危害性極大的傳染病，由患者通過(guò)感染艾滋病毒引起。艾滋病毒攻擊人體免疫系統(tǒng)，不斷破壞患者體內(nèi)的CD4陽(yáng)性T淋巴細(xì)胞，使患者喪失免疫功能。免疫能力極其低下的患者易患各種并發(fā)疾病，最后導(dǎo)致死亡?，F(xiàn)有的組合治療藥物（雞尾酒療法）能很大程度上緩解病人的癥狀但是無(wú)法根治此病，而且長(zhǎng)期服藥有產(chǎn)生抗藥性的風(fēng)險(xiǎn)。研究艾滋病毒和宿主細(xì)胞的相互作用有可能提供新的抗艾滋病毒藥物靶點(diǎn)。
近十多年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了病毒宿主細(xì)胞中的幾個(gè)被稱(chēng)為限制因子的抗病毒蛋白。這類(lèi)蛋白能夠被干擾素誘導(dǎo)高表達(dá)，繼而誘發(fā)天然抗病毒免疫，從病毒生活周期的各個(gè)階段抑制病毒復(fù)制。這些限制因子包括APOBEC3蛋白家族、Tetherin、IFITM蛋白家族以及SERINC蛋白家族等。“道高一尺，魔高一丈”，艾滋病毒也進(jìn)化出了相應(yīng)的拮抗機(jī)制，幾乎每一種限制因子都能夠被艾滋病毒病毒的一種輔助蛋白所特異性地拮抗。例如APOBEC3G會(huì)被Vif蛋白降解，Tetherin被Vpu蛋白降解。通過(guò)降解這些限制因子，病毒巧妙地避開(kāi)了天然免疫系統(tǒng)，最終成功地感染細(xì)胞并完成復(fù)制。因此，挖掘新的宿主限制因子并研究病毒與其之間的相互作用，一方面有利于進(jìn)一步了解病毒復(fù)制過(guò)程及致病機(jī)理，另一方面能夠?yàn)樾滤幯邪l(fā)提供新的靶點(diǎn)和理論支持。
2019年3月4日，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院周峰課題組、清華大學(xué)藥學(xué)院譚旭課題組以及美國(guó)喬治梅森大學(xué)吳云濤課題組合作在Nature Microbiology雜志上以長(zhǎng)文形式發(fā)表了題為Proteomic profiling of HIV-1 infection of human CD4+ T cells identifies PSGL-1 as an HIV restriction factor的研究成果。該研究通過(guò)高靈敏度深度覆蓋蛋白質(zhì)譜技術(shù)和病毒學(xué)研究發(fā)現(xiàn)人類(lèi)細(xì)胞中的一種新型抗艾滋病毒蛋白PSGL-1（P-selectin glycoprotein ligand 1），該蛋白具有多重抗病毒功能，包括抑制病毒DNA復(fù)制和抑制新生病毒顆粒的新一輪感染。艾滋病毒通過(guò)其附屬蛋白Vpu對(duì)PSGL-1進(jìn)行結(jié)合并促進(jìn)PSGL-1的降解，從而逃逸PSGL-1的抗病毒功能。同時(shí)提示了研究Vpu和PSGL-1的結(jié)合抑制劑有可能提供新型抗艾滋病藥物。
由于艾滋病病毒感染細(xì)胞時(shí)，能夠挾持細(xì)胞中一些重要的蛋白質(zhì)降解通路，大范圍的影響宿主細(xì)胞中的蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，因此，僅僅通過(guò)二代測(cè)序得到轉(zhuǎn)錄組變化很難全面反映艾滋病病毒在感染過(guò)程中與宿主細(xì)胞間的相互抑制的關(guān)系。研究者通過(guò)運(yùn)用高靈敏度的蛋白質(zhì)質(zhì)譜技術(shù)比較原代CD4+ T細(xì)胞感染艾滋病毒前后的細(xì)胞蛋白水平，在總共鑒定出的超過(guò)14,000種蛋白中，找到了近千個(gè)蛋白有顯著變化。然后通過(guò)與其它多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，特別是與人類(lèi)高度進(jìn)化的基因清單比對(duì)，篩選出一個(gè)在艾滋病毒病毒侵染中功能未知的蛋白—PSGL-1。之前的研究表明PSGL-1存在于白細(xì)胞膜上，并且能夠調(diào)控白細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)身體發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí)，PSGL-1能夠使減緩白細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度，最終黏附在炎癥反應(yīng)部位，從而保持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)。在2016年一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在PSGL-1可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。
在這項(xiàng)最新的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)高水平的PSGL-1能夠抑制病毒感染前期的DNA合成。更重要的是，在新產(chǎn)生的病毒釋放時(shí)，PSGL-1能被一并包裹到釋放的病毒中，從而進(jìn)一步并更強(qiáng)烈地抑制新一輪的病毒感染（下圖）。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了PSGL-1能夠在感染病毒后蛋白水平大幅度下降。接著他們發(fā)現(xiàn)艾滋病毒附屬蛋白Vpu通過(guò)招募體內(nèi)的泛素連接酶復(fù)合物并特異性地結(jié)合和降解PSGL-1。進(jìn)一步的研究將揭示Vpu和PSGL-1的結(jié)合的分子機(jī)制為研發(fā)相應(yīng)的抑制劑分子提供基礎(chǔ)。
同時(shí)，和很多已知的抗艾滋病毒蛋白一樣，PSGL-1也能被干擾素激活。實(shí)驗(yàn)證明，在激活的CD4 T細(xì)胞中，PSGL-1能特異的被二型干擾素誘導(dǎo)表達(dá)。二型干擾素本身具有抗病毒功能，當(dāng)研究人員敲低了細(xì)胞中的PSGL-1時(shí)，二型干擾素的抗病毒功能大幅度降低。這說(shuō)明PSGL-1是二型干擾素的抗病毒功能主要的效應(yīng)分子，是人體抗病毒天然免疫的重要組成部分。
綜上所述，該研究通過(guò)高靈敏度蛋白質(zhì)組學(xué)首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了PSGL-1是一個(gè)具有全新抗病毒機(jī)制的抗艾滋病毒蛋白，證實(shí)了艾滋病毒確實(shí)能夠通過(guò)Vpu招募泛素酶復(fù)合物來(lái)降解PSGL-1以逃逸人體的天然免疫系統(tǒng)。抑制Vpu對(duì)PSGL-1的拮抗有望成為抗艾滋病毒藥物開(kāi)發(fā)的新方向。
據(jù)悉，該論文第一作者為清華大學(xué)藥學(xué)院博士生劉映，喬治梅森大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者傅雅靜為共同第一作者。譚旭、周峰和吳運(yùn)濤為共同通訊作者。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-019-0372-2
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