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人免疫缺陷病毒(HIV)和牛免疫缺陷病毒(BⅣ)均属于反转录病毒科慢病毒属,自八十年代HIV发现以来,艾滋病已经夺去了2000多万人的生命,至今全球已有3330万人感染HIV。由于生物安全级别及动物模型研究的局限,BIV以其安全、操作简便等独特优势成为研究HIV的理想模型。但研究多数集中在药物筛选,尚缺乏病毒本身生活周期的比较及研究。
HIV在人体内的大量传播,与其高效的传播方式密不可分。HIV的传播方式可以分为游离病毒传播和细胞间传播,其中细胞间传播是影响传播效率的重要方式。HIV的细胞间传播发生于细胞接触的部位,由效应细胞产生病毒,释放出的病毒聚集在细胞接触的部位,直接感染接触的靶细胞。在细胞接触部位发生的病毒包膜与靶细胞膜融合,这一病毒周期的早期环节,启动了感染过程。膜融合的过程由HIV包膜蛋白(envelope,Env)所介导,Env由膜外区和穿膜区组成,膜融合的发生依赖于膜外区和穿膜区构像的改变。Env所介导的融合作用可被融合抑制剂抑制。BIV与宿主细胞的融合过程及其影响因素还不明确。
本研究对两病毒的Env蛋白进行了详细的生物信息学及功能学比较。结果法现:一、在遗传进化上,BIV与HIV具有较高的同源性。核苷酸序列的同源性为40.59%,进化分析显示,BIV Env是非灵长类慢病毒中与HIV Env序列进化关系最近的,基因组长度以及糖基化位点对应良好,均表现出膜外区的糖基化位点多于穿膜区,膜外区中间区域的糖基化程度高于两端。结果提示BIV Env可能与HIV具有相似的空间结构;二、在Env功能上,这两种病毒的包膜蛋白介导膜融合的过程非常相似。在各自的天然宿主细胞PBMC中介导的融合过程中,两者的融合动力曲线相似,另外对融合抑制剂的反应一致,新研究发现的膜蛋白,在HIV的细胞间传播中具有抑制功能,在BIV中同样发现了抑制作用。
本课题首次对BIV Env介导的膜融合动力学研究,与HIV相似的融合动力曲线说明BIV可以作为HIV融合研究的模型,丰富了对BIV生活周期的认识。进一步详细的分子机制的研究,并以此为模型为HIV研究提供参考,可为在早期环节阻断HIV抗病毒药物的设计提供新的思路。