艾滋病病毒蛋白酶抑制剂（HIV PIs）药物和人体内互作蛋白的复合物结构及其引发副作用的分子机制研究

Now there are more than 30 million people infected with HIV. The effective drug to inhibit the virus is HIV protease inhibitor drugs (PIs),such as: Nelfinavir, Atazanavir and so on. HIV protease is coded by the HIV virus and it plays a key role on the assembling and maturity of the virus. The PIs can inhibit the activity of the virus to inhibit its maturity. But the drug will produce a lot of side effects, such as high cholesterol, high blood fat, cardiovascular complications and liver toxicity, etc. We infer that the side effects may be caused by the drug effect on other functional protein molecule in human cells, the function of the molecule is inhibited .The functional molecule may have the similar three dimensional structure to the HIV protease. So the goal of our research is to find the target protein of the PIs in human body, and analyze the structure of the complex , design specific better HIV protease inhibitor drugs, and at the same time, use the drug as a tool to study the molecular mechanism of side effects and produc the signal transduction pathways in vivo.

目前全世界有3千百万人感染艾滋病病毒。临床上较有效的抑制艾滋病病毒的药物是艾滋病病毒蛋白酶抑制剂药物（HIV PIs）如：Nelfinavir, Atazanavir等，艾滋病病毒蛋白酶是由艾滋病病毒编码并对其组装、成熟起关键作用的蛋白。艾滋病病毒蛋白酶的抑制剂药物能够抑制其活性从而抑制病毒成熟。但是这些药物本身会产生很多副作用，如高胆固醇、高血脂、心血管并发症、肝脏毒性等。这些副作用的产生可能是由于这些药物作用于人体细胞内其他功能蛋白分子，影响其功能所致，而该功能分子可能具有和艾滋病病毒蛋白酶相似的三维结构。本项目拟应用生物信息学、蛋白质X射线衍射晶体学、化学物学、细胞生物学等多手段找出艾滋病病毒抑制剂药物在人体内的作用蛋白，并解析其与抑制剂药物复合物的结构，优化并设计特异性更好的艾滋病病毒蛋白酶抑制剂药物，同时利用该药物作为工具研究其结合人体内的脱靶蛋白研究产生副作用的分子机制。

以CRISPR–Cas9为例的CRISPR–Cas系统是细菌和古生菌体内用来抵抗病毒感染的一种RNA介导的适应性免疫系统。CRISPR–Cpf1是一种2型CRISPR–Cas系统，能够在人体细胞中进行DNA编辑。我们解析了LbCpf1与crRNA复合物的晶体结构，分辨率为2.38 Å。LbCpf1呈三角形结构，中心为一个带正电荷的凹槽。我们的研究揭示了crRNA的识别机制以及LbCpf1在crRNA引导下与底物结合提供了理论基础，对改造LbCpf1以提高基因编辑效率、特异性提供了支持。.人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1） Vif蛋白通过绑架宿主细胞蛋白酶解系统降解抗病毒因子逃避宿主免疫防御机制。我们解析了Vif–CBF-b–CUL5–ELOB–ELOC复合物结构。为设计抗艾滋病药物提供重要结构基础。.通常病毒通过干扰宿主细胞的DNA损伤修复过程营造一个利于病毒自身复制的细胞环境。HIV-1 Vpr 蛋白绑架宿主细胞内的CRL4DCAF1E3连接酶（包括CUL4A,RBX1,DDB1,DCAF1）降解DNA修复通路中的关键酶保护自身基因组利于病毒本身在宿主细胞中复制。研究目的主要是解析CRL4DCAF1 E3-Vpr与不同的底物尿嘧啶DNA糖基化酶2（UNG2）和解旋酶样转录因子helicase-like transcription factor（HLTF）所形成的复合物结构。阐明仅有96个氨基酸的Vpr蛋白是如何利用CRL4DCAF1 E3结合不同的底物并实现其多种功能。通过昆虫细胞表达系统和原核表达系统进行表达重组蛋白。之后用离子交换层析与凝胶层析的方法纯化出蛋白质复合物用于结晶条件的筛选。