張繼燕，張 冰

(泰安市中醫(yī)二院，山東泰安271200)

艾滋病由人免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)引起，具有嚴重的傳染性和致死性。雖然HIV-1病毒可以感染包括人類在內(nèi)的許多哺乳類細胞，但卻不能感染某些靈長類動物，研究認為，靈長類動物體內(nèi)的TRIM5α基因抑制了HIV-1感染。TRIM5α是靈長類動物內(nèi)在免疫系統(tǒng)抑制逆轉錄病毒感染的一個組成部分，其作為HIV-1的一種抑制因子，為艾滋病的治療提供了新的方向。

1 TRIM5α的結構

人 TRIM5α(TRIM5αhu)基因與其他 TRIM6、21、22和34位于人的第11p15染色體上［1］。TRIM5α是由RING、1個或2個B-box區(qū)域和coil-coil區(qū)域、變化的C末端(RBCC)以及羧基末端3．0區(qū)域組成。恒河猴的TRIM5α(TRIM5αrh)能特異有效地抑制HIV-1感染，是HIV-1感染的細胞限制因子。

1．1 TRIM5α的RING結構的作用 RING結構區(qū)域是以半胱氨酸的zinc結構連接于TRIM5α的N-末端，此區(qū)域與特異性蛋白之間的相互作用有關，且具有E3泛素連接酶活性。TRIM5α的RING結構對獼猴體內(nèi)的逆轉錄病毒并不能完全抑制，但對非洲綠猴的猴免疫缺陷病毒感染抑制起決定性作用［2］。破壞RING結構將導致TRIM5α在亞細胞中定位錯誤，并使TRIM5α在細胞質細胞核中的含量降低。

1．2 TRIM5α的B-Box結構的作用 與RING結構相連接的B-Box區(qū)域包括2個獨立鏈接zinc序列，即B-Box1和B-Box2，兩者同時出現(xiàn)時，B-Box1優(yōu)先于B-Box2發(fā)揮作用，但只有B-Box2可以獨立發(fā)揮作用。B-Box2區(qū)域能夠促進TRIM5α與逆轉錄病毒CA的相互作用，并且對TRIM1、TRIM18、TRIM20與信號通道物質的連接起重要作用。去除B-Box結構區(qū)域側鏈的 119、120、121精氨酸將會抑制TRIM5α聚合酶的折疊［5］。單獨破壞B-Box結構區(qū)域或與RING結構相連接的B-Box結構區(qū)域，TRIM5α突變體在細胞質中表達與野生TRIM5α蛋白相同或略高，但會改變TRIM5α定位模式，逆轉錄的抑制作用消失［3，4］。因此，B-Box2是抑制病毒逆轉錄所必需的，但此區(qū)域的具體功能仍未完全明確。

1．3 TRIM5α 的Coil-Coil結構的作用 Coil-Coil結構由多個α螺旋構成，蛋白與蛋白之間相互作用形成多聚體［5］。Coil-Coil區(qū)域對多聚體的形成和穩(wěn)定、結合逆轉錄病毒CA、抑制逆轉錄病毒感染發(fā)揮重要作用。Coil-Coil和B30．2之間的連接區(qū)域對TRIM5α的有效聚合是必需的［6］。Coil-Coil親水性殘基的改變對TRIM5α抗HIV-1活性沒有影響，但刪除或破壞RING結構將會降低細胞中有效的TRIM5αrh數(shù)量，繼而影響對HIV-1感染的抑制作用［7］。

1．4 TRIM5α B30．2/SPRY 區(qū)域的作用 B30．2/SPRY區(qū)域位于由兩個β折疊構成疏水區(qū)域的C-末端，可變換長度的彎曲部分和包含有非保守殘基位于核心區(qū)域之外。靈長類動物的B30．2區(qū)域有遺傳的特殊長度和序列變化。對不同TRIM5α表達的TRIM蛋白研究表明，B30．2區(qū)域包含 V1、V2、V3 3個可變區(qū)域［8，9］，B30．2 的可變區(qū)域連接于病毒的表面，病毒表面的任何改變均可影響逆轉錄的活性。B30．2是逆轉錄病毒特異性識別區(qū)域，相互作用的結合位點只有13個氨基酸，這13個氨基酸的舒展程度對逆轉錄的抑制起非常重要的作用。將TRIM5αhuV1區(qū)域332位上的精氨酸代替恒河猴TRIM5α 的 B30．2 區(qū)域脯氨酸，此時與 TRIM5αrh氨基酸一致，大大提高了人TRIM5α對HIV-1逆轉錄的抑制作用［10］。

2 TRIM5α的表達

人與恒河猴體內(nèi)的TRIM5α能在Hela細胞中穩(wěn)定表達，并以半衰期50～60 min迅速轉變。研究顯示，干擾素(IFN)可以正調(diào)節(jié)細胞中TRIM5αmR-NA表達并誘導TRIM5α啟動子活性。病毒被免疫細胞識別后，激活干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)-3和IRF-7，從而誘導產(chǎn)生IFN-1。自分泌或旁分泌的IFN-γ與IL-28Ra/IL-10Rβ受體復合物相互作用后，引起受體酪氨酸激酶(Jak1和Tyk2)活化，使信號轉導因子和轉錄激活因子(STAT)家族成員 STAT1和STAT2被磷酸化，STAT1與STAT2形成二聚體，其他轉錄因子的活性也被激活。JAK-STAT信號通路是干擾素細胞系統(tǒng)內(nèi)信號通路的重要組成部分，STAT1、STAT2與IRF-9一起形成三聚化的轉錄因子復合物干擾素激活因子3，并集中到特定的DNA序列干擾素反應元件(ISRE)上，從而誘導多種干擾素基因的表達。

TRIM5α可以被IFN-1、IFN-2誘導。ISRE序列接近TRIM5α啟動子區(qū)域，對IFN免疫應答起重要作用。STAT1的蛋白復合體連接于TRIM5α啟動子的ISRE上［11］。IFN-β對 TRIM5α 的調(diào)節(jié)作用要大于IFN-α。TRIM5α的翻譯受到IFN信號調(diào)節(jié)的影響。TRIM5α在胞質中與 P62連接在一起，P62對TRIM5α介導的逆轉錄病毒抑制起到一定的作用。TRIM5α被認為是主要的IFN應答基因，其啟動子的活性直接被IFN調(diào)節(jié)。當TRIM5α在細胞中過表達時，TRIM蛋白將會自我連接形成大的蛋白聚合體，而且一部分會形成相同的寡聚體［12］。

3 TRIM5α對HIV-1的抑制機理

TRIM5α主要通過直接識別病毒衣殼蛋白及作用于入侵病毒粒子的衣殼而抑制HIV-1逆轉錄過程。目前認為，TRIM5α限制HIV-1復制有兩種機制:①在HIV-1入侵不久，病毒衣殼即與病毒粒子解離，TRIM5α與剛剛釋放進細胞HIV-1的衣殼結合，在RING結構區(qū)域的E3泛素連接酶的作用下，通過加速脫殼降解抑制HIV-1復制;②獼猴細胞對HIV-1的感染路徑有抑制作用，其抑制方式包括TRIM5α依賴型抑制和TRIM5α非依賴型抑制兩種，這兩種作用交替互補進行，TRIM5α依賴型抑制指對病毒衣殼蛋白的作用，TRIM5α非依賴型抑制主要依賴于進入通道，當HIV-1病毒經(jīng)由CD4及獼猴內(nèi)源性復核受體相互作用進入細胞時，阻止cDNA進入細胞核，逆轉錄受到抑制。

4 CypA調(diào)節(jié)TRIM5α蛋白抑制HIV-1

CypA屬于親環(huán)素家族，是一種高度保守的蛋白質，主要存在于細胞質內(nèi)。CypA的結合位點是由親水性的亞口袋A和疏水性的亞口袋B組成，該位點能夠與衣殼蛋白N末端中連接螺旋4和5之間的氨基酸環(huán)相結合，并通過疏水作用及氫鍵來維持CypA與衣殼蛋白的結合。由于親環(huán)素家族蛋白具有能夠催化體內(nèi)蛋白質折疊和轉運的肽脯酰胺順反異構酶活性，因此認為CypA是通過其異構酶活性與CA相互作用從而影響病毒蛋白的折疊和組裝，進而影響HIV-1的生命周期。

HIV-1CA相結合的CypA的脯氨酸異構可以增強TRIM5α 對CA 的抑制活性［13，14］。沒有CypA 時，HIV-1CA的G89-P90片段一般以86%反式、14%順式存在;在CypA存在的情況下，CA能在兩種構象間快速異構。在OWM細胞中，TRIM5α優(yōu)先與含有G89-P90的順式結構結合［15］。在TRIM5α不存在時CypA可以保持14%的順式結構，然后反式轉變?yōu)轫樖脚cTRIM5α結合，如果用CypA的配體CsA抑制CypA的活性，OWM細胞中的TRIM5α將會與CA分離，有效的順式結構會減少，抗感染作用降低。

最新實驗表明，HIV-1CA的兩個環(huán)狀結構是依賴CypA的TRIM5α抑制的重要區(qū)域。一個是4th和5th 螺旋，另一個在6th 和7th 螺旋之間［16～18］，但是一些HIV的變體并不是與CypA相連接，TRIM5α對HIV-1的抑制活性不會受到影響。因此，TRIM5α對HIV-1的抑制活性分為CypA依賴型和CypA非依賴型。

5 基于TRIM5α的基因治療

基因治療是指將目的基因導入靶細胞中并與宿主基因發(fā)生整合，成為宿主細胞的傳物質，目的基因的表達產(chǎn)物可以對疾病產(chǎn)生治療效果。TRIM-21R蛋白是嵌合RING結構的TRIM5αrh蛋白，是從相關人體TRIM-21蛋白獲得的。TRIM-21R蛋白能夠成功地表達在SF-21昆蟲細胞中并可以純化。用離心法分析可以得到兩種不同的TRIM-21R蛋白，一種為單體，一種為二聚體。單體TRIM-21R對HIV-1 CA-NC具有很高的親和力，從而抑制HIV-1復制，其活性比野生型TRIM5α稍低。因此，TRIM5α為AIDS基因治療提供了一個新方向。

TRIM5αhuV1區(qū)域332位上的精氨酸代替 B 30．2區(qū)域脯氨酸，能產(chǎn)生對HIV-1和SIVmac有很強抑制活性的 TRIM5αhuR332P蛋白。TRIM5αhuV1區(qū)、332位上的精氨酸能夠調(diào)節(jié) CA的結合和TRIM5α 蛋白的活性［19］。

TRIM5αrh是利用獼猴TRIM5α的13-氨基酸片段來代替TRIM5α的11-氨基酸片段形成的突變蛋白［20］。這種人—獼猴蛋白嵌合體可以在含有CD+34的巨噬細胞和MAGI-CXCR4細胞株中表達，使該細胞株產(chǎn)生抑制HIV-1逆轉錄的能力。CypA能夠結合HIV-1的 CA，TRIM5αCyp具有抑制 HIV-1的作用。TRIM5αrh在人巨噬細胞表達后，細胞的表型及功能正常，表明TRIM5αrh可以在造血干細胞中獲得有效抑制HIV-1逆轉錄的能力，為人們攻克艾滋病帶來了新希望。

6 結語

目前可供臨床使用的抗艾滋病藥物數(shù)量較少，且長期服用易對身體產(chǎn)生毒性并生成耐藥菌株，因此開發(fā)新型抗HIV-1藥物迫在眉睫。逆轉錄病毒抑制因子TRIM5α可以直接識別病毒衣殼蛋白，加速脫殼降解，抑制HIV-1復制，作用于病毒的逆轉錄過程。TRIM5α基因可以被定向引入造血干細胞，在巨噬細胞中表達，并通過病毒入侵激發(fā)免疫反應，研制TRIM5α蛋白類藥物為艾滋病的治療提供了新的方向。

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