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抗HIV-1天然免疫辅助受体新发现

天然免疫反应对于HIV-1的传播与致病过程中具有重要的作用,而HIV-1本身也进化出一系列机制逃逸ISG(IFN stimulated genes)的免疫反应。最近的一些研究发现天然免疫细胞内部可能存在一种或多种信号通路用于识别HIV-1的特征性分子物质,并引起下游的免疫反应,比如IFN的表达。

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众所周知,树突状细胞是天然免疫的重要屏障,也是连接天然免疫与后天免疫的重要纽带。人类的DC由于存在一类叫做SAMHD1的磷酸水解酶蛋白,因而能够降解胞内的核酸物质,从而使得DC本身对HIV-1十分耐受。


之前的研究通过向DC内部导入一类HIV-2/SIV 分泌的Vpx蛋白(可以促使SAMHD1的泛素化与水解),从而成功诱导了DC的HIV-1感染效果。该实验证明这一条件不仅能够促使HIV-1在细胞内部的增殖,而且也能够促使细胞分泌IFN。


对于IFN的产生,之前的研究报道了很多相关的信号通路,而其中十分重要的一类是cGAMP合成酶对DNA的识别引起的IFN的表达。尽管之前有研究发现cGAMP能够参与HIV-1的天然免疫反应,但HIV-1相关的PAMP与cGAMP是否存在直接的相互作用仍不清楚。最近,来自美国Sanford-Burnham医学研究所的Sumit K. Chanda课题组在《Cell》杂志发表了他们对于这一问题的最新研究成果。


首先,作者以小鼠骨髓来源的DC(BMDC)为研究对象,通过体外的HIV-1模拟感染(加入SIV-Vpx蛋白进行辅助)发现BMDC能够产生显著的IFN的表达,这一实验证实了之前的研究结果。同时,作者验证了IFN相关的蛋白的表达或活化(ISG54,p-IRF3等)。


通过药物抑制的处理(Nevirapine是一类HIV-1 RNA反转录抑制剂;Raltegravir是一类HIV-1 DNA的基因组整合抑制剂),作者发现Nevirapine能够明显降低ISG54的表达,而Raltegravir则没有这一效果。该实验证明HIV-1的反转录对于抗病毒免疫反应十分重要。


之后,作者利用RNAi筛选的方式寻找是否存在识别HIV-1 DNA从而介导IFN表达的中间信号分子。通过小RNA的转染,分别对BMDC中的每个可能的基因进行敲低,之后进行HIV的感染实验并检测最终ISG54的表达。


最终,作者找到了26个可能的基因,它们的敲低能够显著降低ISG54的表达。进一步的验证实验证明PQBP1是其中作用最为明显的分子。之前的研究发现PQBP1是一类多聚谷氨酰胺结合蛋白,这一蛋白的突变能够造成严重的神经退行性疾病。作者以诱导后的THP-1细胞进行实验,发现PQBP1能够引起THP1细胞中ISG54的表达,并且作用于IKK与IRF-3的上游。

 

之后,作者猜测PQBP1可能能够与HIV-1的相关蛋白进行相互作用,为了研究这一问题,作者利用了免疫共沉淀技术分析了病毒感染后与PQBP1相互作用的病毒核酸分子。结果显示,病毒感染后能够引起明显的PQBP1与HIV-1核酸的相互作用,进一步的Dnase/Rnase处理显示与PQBP1相互作用的核酸物质是DNA而非RNA。

 

进一步,作者发现将BMDC中cGAS进行敲低能够影响HIV-1引起的IFN信号,由于之前研究证实cGAS是重要的DNA免疫反应元件,这一结果说明cGAS可能参与了PQBP1介导的抗HIV-1天然免疫反应。通过一系列shRNA干扰的手段,作者发现PQBP1能够引发cGAMP介导的抗DNA天然免疫反应。最终,作者通过生化手段证明了PQBP1与cGAMP在病毒感染之后会发生明显的相互作用。

 

综上,作者通过RNAi 筛选的手段鉴定出了cGAMP识别HIV-1 DNA并引起免疫反应过程中重要的辅助类受体物质,PQBP1。


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