恒河猴TRIM5α 的组织分布及TRIMCyp 限制HIV-1 病毒颗粒产生的初步研究

三重基序蛋白TRIM5α(Tripartite motif protein 5 alpha)是哺乳动物细胞中一种重要的限制因子，广泛分布于各种哺乳动物细胞中。人类TRIM5α mRNA 广泛表达于人类各个组织中，并且I 型干扰素IFN-α/β/γ 均能与TRIM5α 基因启动子的ISRE 元件结合，上调TRIM5α mRNA 的表达。恒河猴(Macaca mulatta)TRIM5α 是恒河猴体内重要的限制因子。目前对恒河猴尤其是中国恒河猴TRIM5α 的组织分布以及在受到外界刺激时TRIM5α mRNA 表达量的变化研究还未见报道。本论文通过从中国恒河猴各组织中提取总RNA，以β-actin 基因作为内参照，通过逆转录PCR 检测各组织中TRIM5α mRNA 的表达。我们选择用HIV-GFP-VSVG 感染、用佛波脂(Phorbol myfismte acetate, PMA)+离子霉素(Ionomycin, Ion)，CD28 抗体+CD49d 抗体分别共刺激恒河猴PBMC，研究不同刺激对中国恒河猴TRIM5α mRNA 表达量的影响。研究发现：TRIM5α mRNA 广泛表达于恒河猴各组织中，在免疫系统和泌尿生殖系统各组织，如腹淋巴结、睾丸和附睾中表达量最高，而在神经系统各组织如大脑、脊髓中表达量比较少，在其他各组织中未见明显的表达差异。此外HIV-GFP-VSVG 感染、PMA+ Ion 与CD28 抗体+CD49d 抗体分别共刺激PBMC 均能促进PBMC TRIM5α mRNA 表达量的上调。 TRIM5α 作为恒河猴体内的最主要的限制HIV-1 感染的限制因子，除了可能通过促进HIV-1 的脱壳和阻止整合前复合物PIC(pre-integration complex)入核，恒河猴TRIM5α 还能限制HIV-1 病毒颗粒的产生。在这个过程中B30.2 结构域是非必需的，而B-box2 和Coiled-Coil 结构域起着决定性的作用。因为鹰猴(Aotes trivirgatus)TRIMCyp(omTRIMCyp) 蛋白和北平顶猴(Macaca leouina) TRIMCyp(npmTRIMCyp）蛋白的B-box2 和Coiled-Coil 结构域与恒河猴TRIM5α 的B-box2 和Coiled-Coil 具有很高的同源性，我们希望了解鹰猴TRIMCyp 蛋白和北平顶猴TRIMCyp 蛋白对HIV-1 病毒颗粒的产生是否有限制作用。本论文主要通过将质粒pNL4.3 分别与质粒pLPCX 、pLPCX-npmTRIMCyp-HA 、 pLPCX-omTRIMCyp-HA和pLPCX-rhTRIM5α-HA共转染293T细胞，通过western blot 检测细胞内Gag 蛋白和TRIM5 蛋白的表达情况，研究omTRIMCyp 蛋白和 npmTRIMCyp 蛋白对HIV-1 病毒颗粒产生的限制作用。结果表明：北平顶猴 TRIMCyp 蛋白、鹰猴TRIMCyp 蛋白都能不同程度的促进HIV-1 病毒Gag 蛋白的降解。

Genotyping of TRIM5 locus in northern pig-tailed macaques (Macaca leonina), a primate species susceptible to Human Immunodeficiency Virus type 1 infection

Background: The pig-tailed macaques are the only Old World monkeys known to be susceptible to human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infection. We have previously reported that the TRIM5-Cyclophilin A (TRIMCyp) fusion in pig-tailed macaques (Macaca n

TRIM5-CypA融合基因与北平顶猴易感HIV-1的机制研究

天然免疫分子TRIM5α（tripartite motif protein 5α）是近年来发现的一种重要的宿主细胞内逆转录病毒限制因子。在灵长类动物细胞中，TRIM5α蛋白可以在病毒进入细胞后、逆转录前的阶段抑制HIV-1、N-MLV和EIAV等逆转录病毒的复制。由于TRIM5α分子的作用，绝大部分旧大陆猴（Old World monkey）都不能感染HIV-1。而在新大陆猴（New World monkey）中，鹰猴是唯一不感染HIV-1的灵长类动物。研究证明，鹰猴细胞中存在的TRIM5-CypA融合蛋白（owl monkey TRIM5-CypA，omTRIMCyp）介导了抗HIV-1的作用，从而使鹰猴不能感染HIV-1。研究证明，平顶猴是旧大陆猴中唯一报道可以感染HIV-1的灵长类动物，但是其感染HIV-1的机制并不清楚。根据现行的灵长类动物分类学，原属平顶猴群体（M. nemestrina group）的三个亚种分为猕猴属的三个不同种：巽他平顶猴（Sunda pig-tailed macaque，M. nemestrina），北平顶猴（Northern pig-tailed macaque，M. leonina）和明打威猴（Mentawai macaque，M. pagensis）。本论文对中国云南境内北平顶猴TRIM5基因座和感染HIV-1的相关性进行了研究。通过PCR和测序对北平顶猴基因组TRIM5基因座进行分析，发现一个CypA假基因的cDNA通过逆转座机制插入至TRIM5基因座的3’-UTR区域，形成了一个不同于鹰猴TRIM5-CypA的新型融合基因npmTRIMCyp（northern pig-tailed macaque TRIM5-CypA）。通过RT-PCR对npmTRIMCyp融合基因的转录本进行分析，我们鉴定出npmTRIMCyp共有3种不同的选择性剪接产物，分别为npmTRIMCypV1-V3。进一步克隆和测序这3种不同选择性剪接体，通过丰度和序列分析证实：npmTRIMCypV2是优势剪接体，可能在该融合基因产物的功能中发挥作用。研究发现北平顶猴npmTRIMCyp融合基因主要转录本中外显子7和8均被剪切掉。外显子7剪接丢失机制源于TRIM5第6内含子内 3’剪接位点的G/T突变。我们克隆了npmTRIMCyp融合基因cDNA的蛋白编码区ORF，并构建了重组表达npmTRIMCyp的载体，转染HeLa和HeLa-T4细胞并获得稳定表达的细胞株。通过感染HIV-1证实，npmTRIMCyp融合蛋白不能够限制HIV-1的感染和复制，这可能是北平顶猴作为旧大陆猴中唯一对HIV-1易感的灵长类动物的重要分子机制之一。通过HIV-1感染灵长类动物PBMCs实验证实，北平顶猴可以感染HIV-1。npmTRIMCyp可以有效地限制HIV-2ROD的复制，但对SIVmac239只有十分微弱的限制活性。通过构建鹰猴omTRIMCyp和北平顶猴npmTRIMCyp的置换剪接体（SWAP-1和SWAP-2），转染融合基因及其置换剪接体的CRFK细胞激光共聚焦实验证明，npmTRIMCyp、SWAP1和SWAP2在细胞内主要存在于胞浆中。稳定表达融合蛋白和置换剪接体的CRFK细胞感染HIV-1-GFP-VSVG分析表明，含omTRIMCyp外显子7的SWAP-1和SWAP-2均具有限制HIV-1活性，但SWAP-1的活性更强一些，这表明TRIM5结构域的外显子7可能在介导对HIV-1的限制活性中发挥了协同辅助作用。免疫共沉淀研究表明，npmTRIMCyp不能识别和结合HIV-1的衣壳蛋白。对北平顶猴中介导识别逆转录病毒区域的基因组部分进行了测序，共鉴定出46个多态性位点，表明在北平顶猴识别逆转录病毒衣壳区域存在较高的多态性。