HIV-1跨膜蛋白gp41的生物学功能——潜在的gp41细胞受体的研究

几年来 ,HIV 1跨膜蛋白 gp41的生物学功能研究又取得了重大进展 .几个研究小组提供的实验证据证实gp41有一个潜在的细胞受体 .一个重组的gp41胞外区多肽 (aa5 39～ 6 84)以及gp41的免疫抑制多肽 (aa5 83～ 5 99)能够连接人B淋巴细胞和单核细胞 ,仅能较弱的连接T淋巴细胞 .我们发现gp41有 2个细胞结合位点 (aa5 83～ 5 99和aa6 4 1～ 6 75 ) .gp41能够选择性地抑制人T ,B淋巴细胞和单核细胞的增殖 ,选择性地增强人MHCⅠ和Ⅱ类分子以及ICAM Ⅰ分子在细胞表面的表达 .针对第一结合位点的单克隆抗体和 gp41结合蛋白能抑制这种调节作用 .gp41和Ⅰ型干扰素之间存在氨基酸序列的同源性 ,同源区正位于gp41的第一结合位点和Ⅰ型干扰素的受体结合位点 .一些研究结果表明 ,gp41的 2个结合位点与HIV病毒感染细胞相关联 .含有 2个结合位点的多肽分别能够抑制HIV病毒感染细胞 .一个识别第二位点的单抗能广泛中和HIV_1的实验室病毒株和最新分离的病毒株 .此外 ,针对猴免疫缺陷病毒 (SIV)跨膜蛋白 gp32分子上 2个同源区的抗体能保护猴免受SIV的感染 .这些研究结果提示 :gp41细胞结合位点和细胞受体的研究定会对HIV病毒感染机理的研究和疫苗以及抗感染药物的研制产生重大影响 .     

鉴定HIV-1包膜蛋白gp41的近膜端外部区与其 N端三聚体结构域之间的相互作用: 病毒融合相关的潜在机制

人类Ⅰ型免疫缺陷病毒(human immunodeficiency class I, HIV-1)包膜蛋白gp41的近膜端外部区(membrane proximal external region, MPER)在HIV-1的各个分化株之间相当保守, 这暗示MPER区对于病毒的生存和侵染均具有十分重要的作用. 目前研究表明, 两个靶向HIV-1且具有最广泛中和活性的单抗2F5和4E10, 都特异地识别该区域, 进而有效地抑制包膜蛋白介导的病毒膜融合过程. 我们先前的研究表明, 4E10抗体表位的抗原性和免疫原性会随着gp41融合核心区域的结构调整而发生显著的改变, 提示在gp41蛋白的MPER区与融合核心区之间很有可能存在某种联系, 并与gp41介导的膜融合过程相关. 本研究利用各种不同的gp41融合核心区衍生多肽, 检测了4E10表位多肽(D4E10P)与它们之间的反应性. 其中, 具有gp41蛋白核心区N-trimer结构的多肽(N-trimer-6HB)显示出很强的结合活性. 进一步对N-trimer-6HB多肽进行噬菌体文库筛选, 发现 4E10表位上一个短的模体序列(WF)很有可能对gp41的N-trimer和MPER区之间的相互作用发挥了至关重要的作用, 导致MPER区以潜在的方式参与病毒包膜和靶细胞膜间的融合过程.     

中国普通人群中HIV-1感染辅助受体和配体基因多态性的分析

实验目的是分析中国人群中HIV－1感染相关的CCR5－△32,C5-m303,CCR2－641I和SDF1－3′A等位基因的突变和多态性特点,研究的人群包括2318例中国普通人群（来自全国各地8个民族）,年龄范围在15－80岁之间,他们中没有一例是HIV感染者,从上述人群外周血的PBMC中抽提基因组NDA,然后分别应用PCR和PCR／RFLP等方法做基因分型,用直接DNA测序法进一步证实其准确性,结果发现：（1）我国汉族、维族蒙古族人群中CCR5－△32基因突变频率分别为0．16％,3．48％和1．12％,但在藏族、佤族、瑶族、普米族和彝族人群未检测到CCR5－32△突变基因型,与白种人相比,我国人群中CCR5－△32基因突变频率很低,对具有△32突变家系的调查结果显示该突变可能以孟德尔规律遗传给下一代。（2）在中国人群中,未检测到存在CCFR5－m303突变。93）我国人群的CCR2－641和SDF1－3′A突变频率分别为19．15％－28．79％和19．10％－29．86％,统计学分析表明中国汉族人群上上述等位基因型的分布符合Hardy-=Weinberg平衡,上述结果提示在中国人群中除了维族以外,其他民族人群的CCR5－△32遗传突变频率很低,可能不是抗HIV感染的主,外中国人群却具较高的CCR2－641和SDF1－3′A等位基因突变频率,它们可能与延缓艾滋病发病进程有关,这一结论需要进一步证实。     

HIV-1gp41不同片段表达对E. coli细胞毒性作用分析

HIV-gp41基因在E. coli中难以表达, 为研究影响其表达的原因, 选择gp41不同区域构建表达质粒, 通过在E. coli BL21(DE3)中进行表达测定其对细菌的毒性作用. 结果表明, IPTG诱导后除质粒pET-HN2表达菌以外其余质粒表达菌大量死亡, 目的基因转录的mRNA量也迅速下降, [³H]尿嘧啶释放实验显示释放增加, 说明GP41蛋白的毒性作用主要表现为对表达菌细胞膜的破坏而成为其在E. coli中难以表达的主要原因.     

跨膜Ca2+梯差对重建β-肾上腺素能受体配基结合功能的影响

在正常生理状态下,真核细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-7)～10~(-6)mol/L,细胞外侧为10~(-3)mol/L,即细胞膜的两侧存在1000～10000倍的跨膜Ca~(2+)梯差。当细胞外信息跨膜传递时细胞外Ca~(2+)内流,胞浆中的Ca~(2+)浓度升高,细胞膜两侧的跨膜Ca~(2+)梯差降低约10倍,即膜内外两侧的跨膜Ca~(2+)梯差为100倍;而信息传递完成后胞浆中的Ca~(2+)会通过质膜上的Ca~(2+)-ATP酶或Na~+-Ca~(2+)交换运出细胞外以维持膜两侧合适的跨膜Ca~(2+)梯差。因此,细胞膜两侧的跨膜Ca~(2+)梯差在维持细胞正常功能中具有重要的生理意义。但这种跨膜Ca~(2+)梯差对膜结合蛋白,尤其是对参与构成信息跨膜转导体系的膜蛋白的结构与功能及其相互作用的影响尚未引起足够的重视。     

麻疹病毒绒猴细胞受体基因的克隆及功能鉴定

血凝素基因（ha)突变的麻疹病毒株失去了感染其敏感宿主Vero细胞的能力，但可以感染绒猴－B类淋巴母细胞系B95a，推测在B95a细胞上有这类麻疹病毒毒株的新的受体分子，为此，采用酵母双杂交系统，从B95a细胞cDNA文库中筛选，克隆了一个上述麻疹病毒血凝素蛋白（Ha蛋白）的相互作用蛋白基因－bip(b-lymphoblastoid interaction protein of marmoset)，该基因cDNA全长1540个碱基对，包含1101个碱基对的可读框，推测编码337个氨基酸组成的蛋白（Bip)，推导的氨基酸一级结构表明；Bip蛋白含有一个疏水跨膜区和一个疏水引导压，缺失突变体研究表明,Bip蛋白跨膜区缺失不影响Bip蛋白与Ha蛋白的相互作用，在麻疹病毒非允许细胞CHO（中国仓鼠卵巢细胞）中表达 bip基因，结果证明CHO／Bip 由非允许细胞变成了对上述麻疹病毒敏感的允许细胞，即表达有Bip蛋白的CHO细胞可以被麻疹病毒吸附，感染，证明bip是位于绒猴－B类淋巴母细胞中的麻疹病毒新的细胞受体基因。     

转基因烟草分析COP1亚细胞定位及各结构域的功能

植物体内存在着非常精巧的光信号调节系统以适应外界光环境的变化，COP1蛋白是这个调节系统中介导光信号转导的一个关键因子。利用从豌豆克隆的COP1的cDNA，根据豌豆COP1的蛋白结构设计了4种不同的结构域基因片段，构建了这4个片段及COP1全基因与GFP融合基因的植物表达载体，通过根癌农杆菌分别转化烟草。利用由原核表达的GFP－COP1融合蛋白制备的抗体和GFP基因片段制成的放射性探针，通过Southern和免疫印迹实验证实各种外源融合基因在转基因烟草中均获得了组成型的变化，发现：（1）烟草内源COP1的分子量为76ku，在各器官组成型存在，光照条件对其含量影响不大；（2）COP1的细胞核定位域在其核－质分配的调节中起着关键作用。含有核定位域的目的蛋白在叶表皮细胞中的亚细胞定位受光调节，而在根细胞则组成型定位于细胞中；（3）Couiled-coil域对COP1的功能十分重要，而锌指结构域起辅助作用；（4）WD－40重复结构域起着关键作用，但单独的WD－40重复结构域不影响光形态发生；（5）过量表达COP1不仅导致烟草地上部分光形态发生受抑制，而且还导致短的簇生根发生。相反，过量表达不含WD－40重复结构域的COP1则促进地上部分光形态发生，并导致根部伸长，但无侧根。COP1－COP1相互作用不仅可以在细胞核中发生，而且可在细胞质中发生。这一实验系统为今后深入研究COP1的结构与功能打下了一个良好的基础。