抗粘病毒蛋白MxB抑制HIV-1病毒复制的机制研究

The interferon-inducible myxovirus resistance (Mx) proteins play important roles in combating a wide range of virus infections. MxA inhibits many RNA and DNA viruses, including influenza viruses, vesicular stomatitis virus and hepatitis B virus, but not HIV-1. In contrast to MxA, MxB did not affect viruses that were tested, such as influenza virus in earlier reports. It has thus been conceived that MxB may have lost its antiviral role during evolution. However, MxB was shown to reduce some virus infections in recent studies. Later researches reported that MxB inhibited HIV-1 infection by inhibiting nuclear import and integration of viral DNA, but the underlying mechanism is currently not known. In this project, based on the special structure of MxB, we will further investigate whether the N terminal nuclear localization signal, leucine zipper motif, loop4, and the interaction of cyclophilin A regulate the antiviral activity of MxB. These results can provide not only the theoretical basis for designing new antiviral drugs, but also important new data to reveal the interaction between viruses and host cells.

抗粘病毒蛋白（Myxovirus resistance，Mx）家族是Ⅰ型和Ⅲ型干扰素诱导的细胞自身天然抗病毒的重要效应分子，其中MxA具有广谱的抗病毒活性，可以抑制流感病毒、水疱性口炎病毒及乙型肝炎病毒等多种病毒的复制，但并不影响人类免疫缺陷病毒的复制。早期研究认为MxB对流感病毒没有抑制作用，可能没有抗病毒的功能，直至近两年人们才发现MxB的抗病毒效应，研究发现MxB可以抑制HIV-1病毒基因组的入核及整合从而抑制HIV-1的感染。但是对于MxB是如何抑制病毒感染的，其具体机制并不清楚。本研究将从MxB自身结构特点及与MxB相互作用的细胞蛋白出发，探索MxB的不同定位形式、多聚化、一个无序的茎环结构loop4区域及MxB与亲环素A的相互作用在MxB抗病毒过程中发挥的作用，进一步探索MxB抗病毒的作用机制，为病毒与宿主间相互关系的研究提供新的数据，同时为抗艾滋药物的研发提供新的线索。

抗粘病毒蛋白（Myxovirus resistance，Mx）家族是Ⅰ型和Ⅲ型干扰素诱导的细胞自身天然抗病毒的重要效应分子，其中MxA具有广谱的抗病毒活性，可以抑制包括流感病毒、水泡型口炎病毒、乙型肝炎病毒等多种病毒的复制，但并不影响人类免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus，HIV）的复制。而MxB可以抑制HIV-1病毒基因组的入核及整合从而抑制HIV-1的感染。但是对于MxB是如何抑制病毒感染的，其具体机制并不清楚。.本研究根据MxB的结构域特征以及与MxA蛋白序列的差异，分别对MxB的N端25个氨基酸、GTPase结构域、Loop4区域和stalk结构域进行了序列和功能的突变。结果表明MxB的N端25个氨基酸以及负责其二聚化的stalk结构域中残基L661的突变导致了其抗HIV-1的功能缺失；其GTPase活性和Loop4区域对于其抗病毒功能没有影响。我们利用软件预测了MxB的前25个氨基酸中可能存在的经典的及非经典的核定位信号（Nuclear localization signal，NLS），并针对这些氨基酸构建了一系列突变体，寻找对其定位及抗病毒功能有影响的位点。结果发现，R11R12R13同时突变为A11A12A13之后，该突变体就不具有了抗HIV-1功能，定位实验发现此突变体的定位与野生型相似，这与同期Malim等人的研究结果一致，该位点为MxB结合HIV-1 CA的位点。另外，我们的结果发现MxB的R11R12R13、R19K20同时突变时，其定位发生了改变，提示这些位点是决定MxB在细胞中定位的关键氨基酸。另一方面，我们利用在线预测工具对MxB中可能存在的出核信号（Nuclear export signal，NES）进行预测，并对预测出的5段候选序列进行了缺失分析。结果表明，51-68位氨基酸的缺失导致MxB在核中的定位增加，提示此区域可能存在出核信号。令人意外的是，我们发现，缺失MxB 505-527位氨基酸后其抗病毒作用消失，并且在细胞中的定位发生改变。对该区域的进一步细化，我们发现MxB的515-519位氨基酸通过调节与HIV-1 CA的结合，而对其抗病毒功能至关重要。这些结果为进一步阐明MxB抑制HIV-1的具体机制提供了重要线索，为病毒与宿主间相互关系的研究提供新的数据。