仇艷光 王江雁 王 沛 (白求恩醫(yī)務士官學校生化教研室，石家莊050081)

TRIM(Tripartite motif)家族的名稱是由于其具有3個保守的結構域而得來。這三個結構域從N端到C端的順序依次是RING結構域(RING domain)、1個或2個B-box結構域、一個卷曲螺旋結構域(Coiled-coil domain)，此外該家族還具有一個可變的C-末端，因此TRIM家族也稱為RBCC家族。自從1991年TRIM(RBCC)蛋白家族第一個成員XNF7克隆鑒定后[1]，目前人類基因組已發(fā)現(xiàn)和鑒定近70個TRIM蛋白成員，并且其家族成員的功能越來越受到重視。研究表明TRIM家族的成員參與了細胞分化、增殖、發(fā)育、凋亡等許多重要的生物學過程。最近的研究表明部分TRIM蛋白具有抗病毒功能，尤其是對逆轉錄病毒具有限制作用，并且參與了與天然免疫相關一系列生物過程[2]。我們對TRIM家族的結構及其抗病毒功能做簡要綜述。

1 TRIM家族結構特征

TRIM家族最顯著的結構特征是RBCC結構域順序的高度保守性，即使家族成員RBCC結構域缺少一個結構域，其它的結構域在順序和空間仍是保守的。

1.1 RING結構域 RING結構域是一種鋅指結構域，一般都始于N端的10～20個氨基酸殘基，能結合2個鋅原子[3]。在功能上，許多 TRIM蛋白如TRIM5α、TRIM8、TRIM11、TRIM22、TRIM25 等蛋白的RING結構域具有E3泛素連接酶活性，可以介導蛋白自身或不同底物的泛素化[4-8]。而RING結構的E3泛素連接酶活性在TRIM蛋白抗HIV病毒功能和對天然免疫的信號轉導的調節(jié)是非常關鍵的。研究表明也有的RING結構域可以提高蛋白的穩(wěn)定性，如TRIM44蛋白N端具有特殊的鋅指結構——ZF UBP，可以抑制terf(TRIM17)泛素化從而提高terf的穩(wěn)定性[9]。

1.2 B-box結構域 B-box結構域也是一種鋅離子結合結構域，有B1和B2兩種類型。二者的不同之處在于保守的半胱氨酸和組氨酸殘基的數(shù)目和空間位置不同。當B1和B2同時存在時，B1總是位于B2之前，當只存在1個B-box時，只能是B2。B-box只在TRIM蛋白中發(fā)現(xiàn)，極有可能是該家族中重要的決定簇[10]。B-box結構域可能與HIV病毒的自然抗性和遺傳病的發(fā)生發(fā)展相關[10，11]。研究表明，HIV病毒限制因子TRIM5α的B-box結構域影響了其C端對病毒衣殼蛋白的識別和TRIM15限制HIV病毒的能力[10，12，13]。

1.3 卷曲螺旋結構域 卷曲螺旋結構域總是位于B-box之后，是由多個α-螺旋相互纏繞組成的典型超二級結構。該結構域介導TRIM蛋白以及TRIM蛋白和其它蛋白之間的同源或異源寡聚作用，促進大分子聚合體的形成，以及決定蛋白的亞細胞定位[3]。如SUMO 化的支架蛋白 PML(TRIM19)，其可以同細胞內多種蛋白分子聚集，形成分布于細胞核中被稱為核質體的大分子量聚集體[14]。TRIM5α的Coil-coil結構域可以使其自身聚合形成三聚體結構，該結構在TRIM5α抗病毒感染的過程發(fā)揮重要作用[15，16]。

TRIM家族蛋白通常在RBCC結構域之后會有不同長度和組成的一個或兩個C端結構域。TRIM蛋白家族成員的差異在于C-末端的構成，其構成是人類TRIM家族分類的依據(jù)。C端結構域包括COS盒、PRY結構域、SPRY結構域、FN3結構域、ARF結構域等。最常見的TRIM家族蛋白C端結構是長約61個氨基酸殘基PRY結構域和140個氨基酸殘基的SPRY結構域。SPRY結構域和PRY結構域融合在一起形成B30.2結構域，該結構域可能參與蛋白和蛋白的相互作用[17]。最近的研究表明，含有B30.2結構域的TRIM21是個新的IgG受體，促進了交聯(lián)免疫復合物的形成[18]。

2 基因分布和表達

在人類基因組中，TRIM家族的基因除了少數(shù)聚集分布在6號和11號染色體外，其他的家族基因都分散地分布于各個染色體上。不同TRIM基因編碼的mRNA和蛋白質組織分布不同，幾乎一半的TRIM基因在成熟組織中表達，而且TRIM家族基因表達模式從簡單組織到復雜的器官各不相同。如小鼠中的TRIM30僅僅在成熟的造血組織表達并且僅僅在脾中表達[3]。對人類和小鼠TRIM基因家族表達模式進行分析，發(fā)現(xiàn)該家族中多數(shù)基因如TRIM5、TRIM19、TRIM20、TRIM21、TRIM22、TRIM25 和TRIM34等受IFN誘導表達上調，而且小鼠的一些TRIM 基因表達依賴于Ⅰ型 IFN[19，20]。

許多TRIM基因有多種差異剪接本，這些剪接本具有不同的亞細胞定位并且可以結合不同的蛋白質。比如，PML有9個或更多的差異剪接本，它們定位于細胞質或細胞核，不同的亞細胞定位也賦予了不同PML剪接體各自不同的功能[21]。TRIM家族成員在不同組織中的差異表達、具有多種差異剪接本以及不同的亞細胞定位不僅是TRIM蛋白家族功能的多樣性的基礎，而且和其與細胞內蛋白的相互作用相關。

3 TRIM蛋白家族抗病毒功能

病毒的侵染能造成人和動物的嚴重疾病，細胞內抗病毒因子介導的抗病毒反應是宿主機體阻止病毒感染的第一道防線。越來越多的研究表明，TRIM蛋白家族成員干擾不同病毒的各個復制階段，而且許多TRIM蛋白表達受干擾素的誘導，所有這些都表明該家族蛋白可能是抗病毒天然免疫反應的重要調節(jié)因子，并參與了天然免疫的一系列生物學過程[19，22，23]。

對于逆轉錄病毒，包括 TRIM5在內的多種TRIM蛋白體外表達時在病毒復制的各個階段起作用，具有抗病毒活性[12，24，25]。概括起來主要包括干擾病毒基因整合前的脫衣殼過程、抑制病毒基因的表達、病毒的釋放。TRIM5基因具有多種可變剪接形式(TRIM5α、β、γ、δ、ε 等)，TRIM5α 是各種剪接體中最長的一個，是其中唯一 C端具有 B30.2(PRYSPRY)結構域的剪接體，也是研究最廣泛的TRIM蛋白家族成員之一。2004年，恒河猴的TRIM5α基因編碼的蛋白被首先證明具有較強的抗HIV-1復制的功能，盡管人的TRIM5α也具有同樣功能，但遠不如恒河猴的有效，但研究表明人TRIM5α蛋白PRY結構域上一個氨基酸的替換可以加強抗 HIV-1功能[26]。目前認為 TRIM5α 限制HIV-1復制主要有兩種可能的機制。第一種機制，TRIM5α可能在HIV進入細胞后的逆轉錄前，以及在逆轉錄后進入細胞核的早期復制過程具有限制作用。TRIM5α利用C端B30.2(PRYSPRY)結構域特異識別并結合釋放入細胞的HIV-1衣殼蛋白CA，與衣殼蛋白CA相互作用促使HIV核心蛋白的穩(wěn)定，從而抑制衣殼蛋白CA的脫殼，或者阻止逆轉錄后的cDNA進入細胞核來限制HIV-1的感染和復制。第二種機制，病毒裝配成成熟病毒粒子以前，TRIM5α還可能通過其N端的RING結構域與HIV-1 Gag蛋白相作用，使其成熟病毒粒子產(chǎn)量降低，從而降低了HIV-1再次感染時的病毒數(shù)量和感染能力[27，28]。進一步研究表明 RING 結構對于 TRIM5α與HIV-1 Gag有效的相互作用非常重要，而卷曲螺旋結構域上兩個氨基酸殘基(M133，T146)對TRIM5α的限制活性也起到關鍵作用[29]。通過定量PCR對HIV陽性者和HIV陰性者外周血單核細胞TRIM5α基因表達水平進行研究，結果表明，和HIV陽性者相比較而言，HIV陰性者TRIM5α基因表達相當高[30]。

TRIM22(Staf50)定位于11號染色體，與TRIM5基因相毗鄰，是從Ⅰ型IFN誘導表達的基因中篩選鑒定出來的，對TRIM22最初的研究顯示，其通過抑制病毒DNA長末端重復轉錄抑制HIV病毒復制[31]。最近的研究結果表明，干擾HIV病毒粒子組裝和釋放從而抑制HIV病毒粒子在HOS，U2OS 143B和HeLa細胞系的表面聚集。Ⅰ型IFN誘導后TRIM22也可以通過干擾HIV-1病毒的Gag蛋白向細胞膜的運輸而抑制HIV病毒的出芽[7]，結果也表明TRIM22是Ⅰ型IFN誘導的HIV限制反應中的一個關鍵調節(jié)因子。除了可以抑制HIV病毒，TRIM22也表現(xiàn)了對其它病毒的抑制活性，如通過對B型肝炎病毒(Hepatitis B virus，HBV)核心啟動子的干擾抑制該病毒的復制[32];降解病毒蛋白質加工過程中的關鍵酶可以引起老鼠疾病的小核酸病毒——腦心肌 炎 病 毒 (Encephalomyocarditisvirus，EMCV)[33]。研究表明在TRIM22對病毒的抑制過程中，其RING結構域的E3連接酶活性和C-末端結構域是必不可少的。

TRIM28(KAP1或TIF1β)可以招募幾個其它的因子形成轉錄共抑制子參與轉錄沉默和異染色質形成[34，35]。如小鼠的TRIM28與鼠莫洛尼氏白血病毒(M-MLV)引物結合位點(PBS)結合可以使侵入小鼠胚胎干細胞的M-MLV病毒轉錄沉默，從而限制M-MLV的復制[36]。而利用 RNAi敲除 TRIM28基因后，鼠胚胎干細胞對M-MLV的限制作用減弱。

TRIM21(Ro52)是哺乳動物中新發(fā)現(xiàn)的一個細胞液內IgG受體。細胞系被腺病毒感染后，抗體結合在病毒表面和病毒一起進入細胞內。TRIM21和抗體-病毒結合，利用其E3泛素連接酶活性使靶蛋白和泛素相連接，然后進入泛素依賴的蛋白酶降解途徑，使細胞液內病毒粒子在病毒基因轉錄前快速降解[37]。這些結果揭示了一種新的依賴于TRIM21蛋白的、抗體介導的細胞內病毒中和化重要作用機制。與T細胞或抗體依賴的細胞毒素對感染細胞的作用相比，TRIM21蛋白提供的是一種作用于病毒的非細胞毒素機制而不是殺死一個感染細胞。而且TRIM21蛋白可以利用IgM和IgG，所以它可能不僅具有作用于細胞感染早期階段的天然免疫功能，而且還有長期保護作用的獲得性免疫功能。

4 TRIM蛋白與天然免疫信號調節(jié)

宿主免疫細胞和相關的組織細胞能夠通過表達病原模式識別受體(Pattern recognition receptor，PRRs)即鐘樣蛋白受體(Toll-like receptors，TLR)、核苷酸寡聚化域樣受體NOD-like receptor，NLR)和維A酸誘導基因-I樣受體(RIG-I-like receptor，RLR)識別來自病毒、細菌、真菌和原生動物的靶分子信號-病原相關分子模式(Pathogen associated molecular patterns，PAMPs)，并將感染信號放大，誘發(fā)抗病毒天然免疫反應。PRRs信號通路激活轉錄因子NF-κB和干擾素調節(jié)因子(The interferon regulatory factors，IRFs)，導致調節(jié)免疫系統(tǒng)中關鍵靶基因細胞因子和一些抗病毒效應因子的轉錄激活，從而參與抗原體感染的免疫應答。研究表明TRIM家族可能充當PRRs識別病毒衣殼蛋白，參與了天然免疫過程中信號通路的調節(jié)[38]。目前的工作開始對 TRIM家族在免疫應答尤其是PRRs信號通路中的調節(jié)作用進行研究。RIG-I引發(fā)的RLR信號通路是Ⅰ型IFN對病毒感染反應中的一條關鍵通路，最近研究發(fā)現(xiàn)泛素化、去泛素化及干擾素刺激基因(Interferon stimulating gene，ISG)化等翻譯后修飾對該通路介導的抗病毒天然免疫反應具有重要調控作用，如TRIM25是這條通路的一個關鍵元件。RIG-I是反轉錄病毒在胞液內的受體，可以識別病毒RNA并與之結合。TRIM25通過它的SPRY結構域與RIG-I結合并使之泛素化，這種泛素化促進了其與下游的信號元件線粒體銜接蛋白MAVS相互作用，進而激活轉錄因子 IRF3、IRF7 和 NF-κB[39]，這種刺激反過來刺激Ⅰ型IFN和其它炎癥因子的產(chǎn)生，從而參與病毒感染的免疫應答。

5 結語

綜上所述，TRIM家族蛋白具有保守的結構特征，參與了病毒復制的各個階段。并且TRIM蛋白功能的多樣性與它們各自不同的差異剪接本、組織差異表達、亞細胞定位、N端和C端結構域與其它蛋白相互作用相關。自從2004年在猴細胞中發(fā)現(xiàn)TRIM5α對HIV-1復制的限制作用后，人們開始關注TRIM蛋白家族對HIV病毒和其它病毒的限制作用。目前的研究主要集中在HIV感染方面，在研究過程中發(fā)現(xiàn)了多數(shù)TRIM蛋白參與了HIV病毒復制的各個階段，具有抗病毒功能。TRIM5α分子和其它TRIM蛋白抗逆轉錄病毒功能的發(fā)現(xiàn)為艾滋病的預防和臨床治療藥物的開發(fā)提供了新思路。

這里需要明確的是，盡管多數(shù)TRIM蛋白表現(xiàn)了對逆轉錄病毒的限制作用，但是我們對于TRIM5α和其它的TRIM蛋白家族抑制病毒生長及在抗病毒細胞信號轉導的機制了解有限，對病毒復制周期具體階段的抑制作用以及精確抑制機制還不是很清楚，許多問題還沒有解決，大多停留在推測的水平。再有目前TRIM蛋白抑制HIV-1病毒感染的資料主要來源于一些過表達或敲除TRIM基因的有限細胞系，是否可能會忽略一些具有微量調控作用的協(xié)同因子?這些結果是不是能適用于所有的細胞系?TRIM家族成員對病毒的限制作用都是在細胞水平上獲得的，沒有在整體組織水平上進行驗證，實驗結果是不是客觀的反映了機體的整體生理反應?這些問題都亟待研究解決。

可能關于TRIM蛋白家族在天然免疫最令人興奮的結果是來自于它們在抗病毒天然免疫信號轉導中的重要調節(jié)作用，下一步要做的是研究TRIM蛋白在病毒感染、自我免疫中具體的調節(jié)機制，為艾滋病和其他病毒感染性疾病的藥物開發(fā)和疫苗策略提供新的方向。

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