昆明動物所鄭永唐組等發現平頂猴對HIV1易感的分子機制

　　宿主病毒限制因子APOBEC3、TRIM5α、TRIMCyp、Tetherin、SAMHAD1及Mx2等可直接作用于HIV-1等逆轉錄病毒，從而限制病毒在宿主細胞中的復制。對宿主限制因子的研究有助于闡明HIV-1復制的分子免疫機制，構建合適艾滋病的動物模型，探究艾滋病藥物新靶點和治療新策略。中國科學院昆明動物研究所鄭永唐學科組，前期在舊大陸猴唯一可感染HIV-1的平頂猴中發現了一種新的TRIMCyp融合模式，證明npmTRIMCyp不能限制HIV-1的感染和復制，從而闡明了平頂猴對HIV-1易感的分子機制，首次創建了北平頂猴HIV-1感染模型，HIV-1在北平頂猴體內表現為持續性低水平復制和形成潛伏感染，APOBEC3也誘導了HIV-1病毒的超突變(Liao et al, AIDS, 2007； Kuang et al, Retrovirology, 2009； Pang et al, Sci Bull, 2018； Pang et al, Front Immunol, 2018)。

　　APOBEC3家族成員，尤其是APOBEC3G (A3G)和APOBEC3F (A3F)，是重要的抗病毒因子，它們通過胞嘧啶脫氨基作用導致病毒基因組突變的機制來抑制病毒的復制。A3G的致突變編輯活性主要表現為病毒基因組5’-GG-3’到5’-AG-3’的突變，而A3F致突變則主要表現為病毒基因組5’-GA-3’到5’-AA-3’的突變。APOBEC3導致的病毒基因組高突變與病毒進化及疾病進程相關。

　　鄭永唐學科組對HIV-1感染北平頂猴的病毒序列進行研究時發現，北平頂猴中HIV-1的基因組突變模式不同于人，北平頂猴體內HIV-1 基因組從5’-GG-3’到5’-AG-3’的A3G特征突變數量異常低，提示北平頂猴A3G存在表達或功能異常。進一步研究發現，北平頂猴A3G蛋白功能并沒有異常，且表現出較強的體外致HIV-1突變能力。北平頂猴A3G在基因表達上存在明顯的可變剪切，新發現的RNA剪切體因存在2個提前終止密碼子，導致其翻譯提前終止無法形成正常A3G蛋白。這種異常剪切體的表達顯著高于正常A3G剪接體的表達，稀釋了正常A3G蛋白，相對削弱了其對病毒的編輯壓力。A3G這種異常剪接模式普遍存在于北平頂猴、中國獼猴和食蟹猴。

　　進一步的機制研究發現，與人A3G基因不同的是，北平頂猴A3G基因第1內含子中插入了Alu序列。Alu序列是靈長類基因組特有的含量豐富的重復序列，也是基因組中最活躍遺傳元件之一。Alu序列的插入影響了北平頂猴A3G正常剪接模式，即在沒插入Alu序列的情況下，RNA Pol II可以快速加工并呈遞至下游的強3'剪接位點，從而有效地與上游弱3'剪接位點競爭，不產生明顯的異常剪接體；Alu序列插入延遲了下游強3'剪接位點的出現，這種延遲將為上游弱3'剪接位點剪接反應發生提供更多的機會和時間，從而導致了大量異常剪接體出現，干擾了正常剪接體的產生。體外將插入的Alu序列刪除后，北平頂猴A3G異常剪切模式被消除，證明北平頂猴A3G內含子中Alu序列的插入是A3G產生異常剪切的原因。

　　該研究論文以An Alu element insertion into intron 1 results in the aberrant alternative splicing of APOBEC3G pre-mRNA in northern pig-tailed macaques (Macaca leonina) may reduce APOBEC3G-mediated hypermutation pressure on HIV-1 為題，發表在Journal of Virology上。昆明動物所、昆明理工大學聯合培養碩士張曉亮，昆明動物所博士生羅夢婷為文章的共同第一作者，昆明動物所研究員鄭永唐為文章的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、國家科技重大專項等資助。

(A) Alu序列插入北平頂猴A3G第1內含子中；(B)轉錄過程中北平頂猴A3G mRNA出現2種剪切體，其中180bp內含子插入mRNA導致出現提前終止密碼子的剪切體為異常剪切體，且異常剪切體表達量較高；(C)北平頂猴中HIV-1基因組5’-GG-3’到5’-AG-3’的超突變數量降低，降低了正常A3G對病毒基因組的超突變編輯壓力