人類免疫缺陷病毒1（HIV-1）的感染會引發(fā)艾滋病。HIV-1是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，由于其具有侵染不分裂細(xì)胞的能力，在逆轉(zhuǎn)錄病毒的分類上屬于慢病毒家族。病毒顆粒的最外層是來自宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜，上面含有病毒自身編碼的膜蛋白。病毒顆粒內(nèi)部由一層病毒衣殼蛋白（CA）包裹著一對基因組RNA（gRNA）。gRNA長約9.1kb，在病毒編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，逆轉(zhuǎn)錄為基因組DNA。病毒DNA病毒編碼的整合酶的作用下，整合進(jìn)宿主細(xì)胞的染色質(zhì)DNA中，利用宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子完成病毒mRNA的轉(zhuǎn)錄。病毒的mRNA經(jīng)過可變剪切的機(jī)制，產(chǎn)生多種病毒蛋白。通過單剪切產(chǎn)生的病毒mRNA，可以翻譯出病毒膜蛋白，在細(xì)胞膜上分布。由全長mRNA（gRNA）翻譯出的結(jié)構(gòu)蛋白Gag在細(xì)胞膜上完成多聚化，并特異性的結(jié)合gRNA，組成新的病毒顆粒。新組裝的病毒顆粒通過出芽的方式，奪取含有病毒膜蛋白的細(xì)胞膜，離開細(xì)胞。HIV-1的感染會造成細(xì)胞損傷，如病毒膜蛋白與細(xì)胞的受體CD4的結(jié)合而引起的細(xì)胞凋亡、病毒蛋白Vpr對細(xì)胞周期的干擾作用[1]等。通過長期的進(jìn)化，宿主細(xì)胞發(fā)展出了抑制病毒復(fù)制的機(jī)制，而HIV也進(jìn)化出了拮抗或逃逸宿主細(xì)胞抑制的方法，病毒與細(xì)胞的相互作用，成為了人們研究的焦點(diǎn)，為人們認(rèn)識病毒的復(fù)制提供了新的視野。

1 TRIM5alpha

感染早期，病毒顆粒進(jìn)入細(xì)胞后，需要進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄以合成DNA，此時的衣殼蛋白（CA）對于逆轉(zhuǎn)錄的順利完成起到了一定的保護(hù)作用。人們發(fā)現(xiàn)在舊大陸猴來源的細(xì)胞中HIV-1的復(fù)制并不順利。這種阻礙導(dǎo)致HIV-1的逆轉(zhuǎn)錄不能完成，并且這是一個和CA有關(guān)的過程[2]。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，引起這種抑制的現(xiàn)象是由一個基因編碼的蛋白完成的，這個基因編碼的蛋白叫TRIM5alpha，屬于TRIM家族的一員。Tripartite motif即為RING結(jié)構(gòu)域，B-box結(jié)構(gòu)域和coiled-coil結(jié)構(gòu)域的統(tǒng)稱。RING結(jié)構(gòu)域發(fā)揮著E3連接酶的功能；后兩種結(jié)構(gòu)域的存在介導(dǎo)了TRIM蛋白的多聚化，這種聚合被認(rèn)為有利于其抗病毒功能的發(fā)揮。在TRIM5alpha的C端還含有B30.2結(jié)構(gòu)域，正是這個獨(dú)特的結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)了其與HIV-1的相互作用，或者說是介導(dǎo)了TRIM5alpha對不同病毒的識別能力[3]。TRIM5alpha特異性的結(jié)合HIV的衣殼結(jié)構(gòu)，引起衣殼的解體，從而破壞了病毒RNA的逆轉(zhuǎn)錄過程。TRIM5alpha對CA的結(jié)合嚴(yán)格依賴于CA所保持的多聚狀態(tài)。但HIV進(jìn)化出了逃逸機(jī)制，使得人源的TRIM5alpha并不能有效的結(jié)合HIV-1的衣殼結(jié)構(gòu)，從而可以在人源的細(xì)胞中完成感染。

2 Mx2

干擾素處理某些單核細(xì)胞系（THP-1等）會對HIV-1的有效感染起到抑制作用。人們發(fā)現(xiàn)這是由Mx2蛋白完成的[4]。Mx2特異性識別逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的衣殼結(jié)構(gòu)，抑制HIV-1進(jìn)入細(xì)胞核的過程而實(shí)現(xiàn)抗病毒的作用[5]。目前，對于Mx2的抗病毒機(jī)理還在研究當(dāng)中。

3 SAMHD1

在髓樣細(xì)胞中（特別是樹突狀細(xì)胞），人們發(fā)現(xiàn)了一種能抑制HIV-1復(fù)制，但可以被HIV-2的Vpx蛋白拮抗的抑制因子SAMHD1[6]。SAMHD1是一種dNTP水解酶，能通過水解dNTP來阻止HIV-1的逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)[7]。HIV-1并沒有進(jìn)化出拮抗SAMHD1的機(jī)制，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，由于樹突狀細(xì)胞具有很強(qiáng)的產(chǎn)生干擾素的能力，HIV-1在樹突細(xì)胞中不能有效的復(fù)制，也許使得HIV-1避免了免疫系統(tǒng)的激活[8]。

4 APOBEC3G/F

APOBEC3G/F（A3G/F）會被包裝進(jìn)病毒顆粒，抑制下一輪病毒的有效復(fù)制。APOBEC家族屬于核苷酸胞嘧啶脫氨酶，所有成員均具有催化活性，他們通常以單鏈DNA或RNA上的胞嘧啶（C）為底物，脫去其氨基而將之變成尿嘧啶（U）。A3G通過和Gag的相互作用，進(jìn)入了病毒顆粒中[9]。盡管對其脫氨酶活性在APOBEC的抗病毒反應(yīng)中是否需要存在爭議[10]，人們觀察到病毒負(fù)鏈DNA上的C被編輯成了U，從而在正鏈DNA上引入了大量G到A的突變。這嚴(yán)重影響了病毒翻譯蛋白的保真性。研究發(fā)現(xiàn)，Vif可以通過介導(dǎo)在包裝細(xì)胞中A3G的降解使得子代病毒得以正常復(fù)制[11]。

5 ZAP

通過對MLV的負(fù)向篩選發(fā)現(xiàn)了一種抑制病毒復(fù)制的宿主因子，ZAP[12]。ZAP特異性的結(jié)合病毒RNA的某些區(qū)域，介導(dǎo)病毒RNA的降解，從而完成抗病毒的功能。對ZAP的功能截短體的結(jié)構(gòu)研究和體外生化實(shí)驗(yàn)表明，ZAP通過以二聚體的方式參與對靶RNA的識別[13]。其RNA識別區(qū)域向兩側(cè)延展，具備一定長度和結(jié)構(gòu)的RNA才有可能與之結(jié)合[14]。ZAP通過特異性的識別RNA上的特定識別序列，接近翻譯起始復(fù)合物，并競爭性的同eIF4A結(jié)合，阻礙eIF4A與eIF4G的相互作用，使得整個翻譯環(huán)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)遭到破壞，靶RNA發(fā)生翻譯抑制[15]。其后，ZAP通過招募RNA降解復(fù)合體exosome或外切酶Xrn1對靶RNA進(jìn)行5'到3'和3'到5'兩個方向的降解[16]。ZAP對HIV-1完全剪切的RNA同樣特異的抑制作用，其特異的結(jié)合為點(diǎn)位于靶RNA的5'非翻譯區(qū)（5'UTR）。目前，還不清楚HIV-1是否具有在體內(nèi)拮抗或利用ZAP的機(jī)制，體外的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，ZAP的表達(dá)有效的抑制了HIV-1的多輪復(fù)制過程。

6 RuvB Like 2

RuvB Like 2（RVB2），是一種DNA解旋酶，在細(xì)胞內(nèi)與RVB1組成復(fù)合物，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控，端粒酶復(fù)合物組裝調(diào)控，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控和無義RNA降解調(diào)控等功能[17]。研究發(fā)現(xiàn)，RVB2能夠結(jié)合HIV-1的基質(zhì)蛋白（MA），MA位于Gag的N端，是在Gag的表達(dá)中最先被翻譯出來的部分。RVB2通過與翻譯中的MA的相互作用，結(jié)合到了翻譯Gag的病毒RNA的5'UTR。這種結(jié)合阻止了核糖體的移動，抑制了病毒蛋白的翻譯，引起了病毒RNA的降解。HIV-1編碼的膜蛋白，能夠拮抗RVB2對Gag的產(chǎn)生抑制：膜蛋白通過其C末端與MA的競爭結(jié)合，阻止了RVB2與MA的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，病毒利用RVB2的抑制與被拮抗機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了自身的有效復(fù)制。在病毒基因表達(dá)早期，并沒有足夠量的膜蛋白被包裝進(jìn)病毒顆粒。無膜蛋白的空顆粒不具有感染力，在體內(nèi)有可能激活免疫系統(tǒng)，從而對病毒的復(fù)制不利。HIV-1利用RVB2降低Gag的表達(dá)，減少了空顆粒的產(chǎn)生。當(dāng)病毒基因表達(dá)增加，膜蛋白的數(shù)量滿足病毒顆粒產(chǎn)生的需求后，通過膜蛋白拮抗RVB2的機(jī)制，病毒顆粒的產(chǎn)生得以回復(fù)。臨床數(shù)據(jù)表明，病毒的載量和病程進(jìn)展與RVB2的表達(dá)成正相關(guān)[18]。

7 Schlafen 11

HIV-1的基因密碼子不同于人源細(xì)胞的密碼子，有研究提示，HIV-1可以通過改變細(xì)胞的tRNA密碼子庫，實(shí)現(xiàn)有利于自身的翻譯。研究發(fā)現(xiàn)，Schlafen 11（SFLN11）能夠通過結(jié)合細(xì)胞內(nèi)的tRNA，抑制HIV-1所引起的tRNA密碼子庫的改變，從而實(shí)現(xiàn)抑制HIV-1病毒蛋白表達(dá)的功能[19]。

8 BST-2

人們發(fā)現(xiàn)，BST-2（tetherin）可以抑制HIV-1等包膜病毒的出芽[20]。在不同細(xì)胞中Vpu缺失的HIV-1的出芽存在差異，通過對不同細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)確定了有一種宿主因子在阻撓病毒的釋放[21]。Bst-2是一類膜蛋白，具有兩個錨定區(qū)，分別是N端的跨膜區(qū)和C端的糖基化磷脂酰肌醇（GPI）結(jié)構(gòu)域，并可形成同源二聚體[22]。這樣的結(jié)構(gòu)可以使得其通過N端錨定細(xì)胞、GPI錨定病毒，或者二聚體的BST-2中一個錨定病毒一個錨定細(xì)胞膜的方式達(dá)到限制病毒釋放的目的[23]。經(jīng)過了蛋白酶處理后的病毒顆粒得以釋放也證明了這一點(diǎn)[24]。病毒編碼的Vpu通過結(jié)合BST-2的跨膜區(qū)，介導(dǎo)了對BST-2的降解。

病毒的復(fù)制依賴于宿主細(xì)胞，而宿主細(xì)胞也進(jìn)化出了抗病毒的機(jī)制。這些抑制性因子對HIV-1的復(fù)制壓力，使其HIV-1進(jìn)化出了逃逸或拮抗機(jī)制。對宿主細(xì)胞與HIV-1的相互作用的研究，有利于人們更深入的了解病毒的復(fù)制機(jī)理，也幫助人們理解宿主細(xì)胞的生物學(xué)功能，對于研究抗病毒的藥物靶點(diǎn)提供新的依據(jù)和參考。

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編輯/金昊天