天花粉蛋白抗HIV-1构效关系研究及机制探讨

天花粉蛋白（Trichosanthin，TCS）是从葫芦科植物括楼（TrichosanthesKiriloii）球根中提取的一种由247个氨基酸组成的I型核糖体失活蛋白（RibosomeInactivatingProtein，RIP）。TCS具有广谱的生物学和药学活性，包括抗肿瘤、免疫抑制、中期引产以及抗病毒活性，TCS还具有抗白血病和淋巴瘤的作用。TCS能够抑制HI卜1在急性感染的T淋巴细胞和慢性感染的巨噬细胞中的复制。TCS抗HIV的机制还不清楚，一般认为与R1（RibosolneInactivating）活性有关。TCS的毒副作用限制了它在抗HIV／AIDS临床上的进一步应用。人们期望通过改造或修饰，在保留TCS抗HIV活性的同时，降低其神经毒副作用及所引起的变态反应。因此，研究TCS的抗HIV-1作用机制及构效关系，有利于拓宽TCS的临床应用适应症，也对RIP类化合物基础研究和应用研究具有重要的指导作用。本论文在实验室己有研究工作的基础上，对TCS抗HIV-1作用、机制及构效关系进一步研究。首先，采用MTT比色法检侧TcS对人T淋巴细胞系C8166、HIV-1慢性感染细胞系H9／HIV-1IIIB细胞毒性作用以及采用台盼蓝染色法检测了TCs对刺激转化的人外周血单个核细胞（PeriphejralBloodMononuclearCen，PBMC）的细胞毒性作用；以合胞体形成抑制实验检测了TCS对实验株HIV-1ms诱导C8166细胞致细胞病变的抑制作用；以捕捉HIV-1p24抗原ELISA方法检测TCS对实验．株HIV-1IIIB在急性感染C8166，细胞和慢性感染Hg细胞中复制的抑制作用、临床分离株HIV-1KMO18在PBMC中复制的抑制作用、耐药株HIV-174v在C8166细胞中复制的抑制作用。其次，利用荧光实时定量RT-PCR检测了TCS对HIV-IIIB吸附和融合宿主细胞的抑制作用；采用高效液相色谱（HighPerformanceLiquidChromatograPhy，HPLC）检测了TCS脱HIV-IRNA腺嘿呤作用；另外还检测了TCS对病毒颗粒的直接杀伤作用、TCS对HIV感染和未感染细胞融合的抑制以及对HIV重组逆转录酶活性的抑制作用。最后，利用以蛋白工程技术构建的14个TCD突变体研究其抗HIV的构效关系，其中活性中心突变体：结果表明，TCS不仅能够有效抑制实验株HIV-1mB在C8166细胞中的复制和HIV-1ms诱导宿主细胞的病变作用，还能抑制临床分离株HIV-1KM018在PMBC中的复制和耐药株HIV-174v在C8166细胞中的复制，但TCS对HIV-1在慢性感染H9细胞中的复制无直接抑制作用。TCS不能抑制HIV-1进入宿主细胞；对感染细胞和未感染细胞的融合没有抑制作用；TCS也不能抑制HIV-1重组逆转录酶活性；TCS对病毒颗粒的直接杀伤作用不大；但TCS能够使裸露的HIV-1RNA脱腺漂呤，可能TCS的脱缥岭活性或其它酶活性直接损伤病毒或者病毒感染细胞的核酸，而胞质腺嗦岭含量的增高则可以导致线粒体膜电位的降低、细胞色素C的释放、活性氧的增加和抗凋亡因子表达的下降，结果使感染细胞更多的凋亡，这可能是TCS抗HIV的一个机制。结果也表明，活性中心突变体TCSM（120-123）与TCSE160A/E189A，在失去绝大部分R工活"性的同时，也几乎完全失去抗HIV活性。、而另一个活性中心突变体TCSR122G，RI活性下降1的倍，却仍保留一定的抗HIV活性。TcSC末端删除突变体（TCSC2，TCSC4和TCSC14）抗HIV活性的下降（1.4-4.8倍）与其R1活性呈平行下降（1.2-3.3倍）。这些结果表明TCS抗HIV-1活性与其R1活性显著相关，但似乎又不是唯一的决定因素，因为我们发现二个分别在C末端加上末端19个氨基酸延伸肤或KDEL信号肤的突变体TCS饥触与TCSKDEL，虽然保留全部的RI活性，但却几乎完全失去抗HIV活性，表明有其它机制介入了TCS的抗HIV-1活性。TCS抗原决定簇位点突变后对TCS抗HIV-1活性没有显著影响，但当在抗原决定簇突变体所引入的Cys残基上加上PEG漱后，这些突变体则显著降低了抗HIV-1的活性。