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JVI:新研究有助揭示HIV进化之谜

2020年3月16日讯—当查尔斯-达尔文理论化描述生存竞争如何推动自然选择时,他奠定了现代生物学的基石。如今,来自日本东京医科牙科大学的研究人员在人免疫缺陷病毒(HIV)感染的背景下研究了这种选择过程。他们展示了某些灵长类动物免疫缺陷病毒(primate immunodeficiency virus, PIV)如何获得在宿主保护措施起作用的恶劣环境中存活下来的能力。相关研究结果近期发表在Journal of Virology期刊上,论文标题为“Vpu of a Simian Immunodeficiency Virus Isolated from Greater Spot-Nosed Monkey Antagonizes Human BST-2 via Two AxxxxxxxW Motifs”。

病毒的目的是感染宿主细胞,并利用它们进行增殖和感染更多细胞。相反,包括免疫系统在内的动物防御系统则通过抑制诸如病毒之类的外来入侵者的增殖来保护宿主免受侵害。许多病毒通过寻找新方法来规避宿主的防御系统,以适应宿主不断施加的压力。这种防御系统中的重要角色之一是一种称为BST-2的蛋白,该蛋白可确保PIV不会从它们起源的细胞中释放出来。许多PIV产生一种称为病毒蛋白U(Vpu)的蛋白来拮抗宿主BST-2。

论文通讯作者Takeshi Yoshida说,“BST-2和Vpu之间的这种相互作用是高度物种特异性的,这意味着并非所有来自不同物种的BST-2和Vpu蛋白都会彼此相互作用。我们研究的目的是了解感染灵长类动物的PIV如何通过让人类BST-2灭活来逃避人类防御系统。”

为此,这些研究人员用表达来自猿猴免疫缺陷病毒(SIV)—可感染野生黑猩猩或多种猴子—的Vpu蛋白的病毒感染人细胞,并发现仅来自感染大白鼻猴(greater spot-nosed monkey)的SIV病毒(SIVgsn)的Vpu才具有中和人BST-2的能力,因此能够有效地将病毒从人细胞中释放出来。

论文第一作者Weitong Yao说,“我们想知道这种特定的Vpu与其他Vpu蛋白有什么不同,以确保SIV可以让人类防御系统失活。”

这些研究人员随后研究了人BST-2与这种特定Vpu之间的分子相互作用,并专门研究了Vpu中某个称为基序(motif)的氨基酸序列:AxxxxxxxW,该基序先前已被发现对Vpu与BST-2之间的相互作用很重要。有趣的是,他们发现来自SIVgsn的Vpu具有两个这样的基序,并且只需要其中一个就可以让来自它的自然宿主—大白鼻猴—的BST-2失活,但让人BST-2失活则需要这两个基序。

Yoshida说,“这些令人关注的结果提示着,PIV在进化过程中如何学习以适应新情况并存活下来。”

HIV是造成获得性免疫缺陷综合征(AIDS,俗称艾滋病)的原因,被认为是源自感染野生黑猩猩的SIV(SIVcpz)。尽管HIV可以拮抗人BST-2,但SIVcpz却不能。这项研究的发现为导致人类历史上最严重流行病的HIV的进化提供了新的思路。

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