HIV-1潜伏的转录网络与调控研究

HIV-1 latency is the last barrier to eradiate the infection, since the virus was integrated into the host genome, thus, affecting all the aspects of the cellular behaviour. Based on the previous study on the chromatin related regulation of HIV-1 latency, this project aims to infer and analyze the transcription network of latency. In detail, adopting the established HIV-1 latent T cell as platform, whole genome regulation of the HIV-1 latency will be disclosed by transcription network analysis. After mining HIV-1 latency directed miRNA functional module, the lean regulation of the related loop will be further explored. Therefore, at the systematic level, the project will find the hub gene and its mechanism in HIV-1 latency. Taken together, this project will uncover new diagnostic and therapeutic opportunities for purging latent HIV-1 viruses from their cellular reservoirs.

HIV-1的潜伏是清除病毒的最后壁垒，其内在性状存在于从细胞整体到染色质局部的具体微环境中。申请者在前染色质代谢蛋白共调节HIV-1转录的研究基础上，进一步推导HIV-1潜伏主导的转录网络。具体的，以HIV-1潜伏T细胞模型为平台，以潜伏细胞全基因组转录网络化调控为主轴，挖掘以HIV潜伏为先导的miRNA-mRNA协同功能模块、 miRNA调控潜伏的路径机制化研究。系统水平上，从网络到节点，探索HIV潜伏相关的主效基因与调控机制。为开发针对HIV-1潜伏的干预措施提供疾病标记及机理依据。

HIV-1潜伏库的存在是高效抗逆转录治疗（HAART）不能根除HIV-1感染的主要障碍之一。目前已经知道发生在细胞内多个层次（染色质结构、转录因子水平、细胞内核苷酸水平，miRNA，宿主限制因子等）的多种机制可以影响HIV-1整合后潜伏的形成，并通过体外潜伏细胞模型发现潜伏感染本身及潜伏活化伴随着细胞内基因转录的广谱变化，但离全面阐明HIV-1潜伏感染的机制仍有很大的距离。本研究项目利用我们课题组现有的T细胞潜伏模型（CEM-Bru）及复制模型（H9/HTLV-IIIB），致力于从细胞内基因表达及相互作用的网络化调控角度，揭示潜伏感染的转录特征与调控特征。我们以全基因组基因芯片技术检测了潜伏细胞、复制细胞以及未感染对照细胞的mRNA和miRNA表达谱，并整合了若干以往研究中HIV-1潜伏感染与HIV-1长期不进展患者CD4+ T细胞的表达谱数据，发现了大量潜伏感染相关的差异表达基因，并通过基因功能聚类分析发现了一批在潜伏感染细胞或长期不进展患者T细胞中上调的基因功能模块，如细胞核转运、RNA剪接、细胞周期、Wnt通路、NOD通路、Akt通路、过氧化物酶体等，以及借助贝叶斯模型生成了HIV-1潜伏感染状态和长期不进展患者的基因相互作用网络，发现了若干处于网络调控节点的重要基因，如ATP5G3，KPNA2，UGDH，CYFIP等。另外，通过进一步整合miRNA-mRNA相互调控的数据，我们发现了更为复杂的潜伏感染基因调控网络，并通过主干化处理获得了关键的调控信息，如由miR-223，E2F1，RHOB和ARHGDIA组成的调控轴。综上所述，通过本项目的实施发现了大量HIV-1潜伏感染相关的基因模块，进一步明确了HIV-1潜伏感染的转录特征和调控特征，对其中发现的重要基因在潜伏感染中的作用值得进一步研究。