PLoS Pathog：重磅！首次揭示HIV侵入細胞核機制

知識 06-22

2016年6月22日/生物谷BIOON/--在一項新的研究中，來自美國芝加哥洛約拉大學（Loyola University Chicago）的研究人員解決了一個長期困擾著HIV研究界的秘密：HIV如何成功地進入免疫系統細胞的細胞核。相關研究結果於2016年6月21日發表在PLoS Pathogens期刊上，論文標題為「KIF5B and Nup358 Cooperatively Mediate the Nuclear Import of HIV-1 during Infection」。論文通信作者為芝加哥洛約拉大學斯特里奇醫學院微生物學與免疫學系副教授Edward M. Campbell博士。

HIV感染並殺死免疫系統細胞，包括T細胞和巨噬細胞。這會破壞免疫系統，使病人容易感染上常見的細菌、病毒和其他在擁有健康免疫系統的人們體內不會導致問題的病原體。

一旦HIV進入細胞，它不得不發現一種進入細胞核---含有細胞DNA的區室---內部的方法。很多相關的病毒會等到細胞分裂時才做到這一點，這是因為在細胞分裂時，包圍著細胞核的保護性核膜解體了。但是在含有完整核膜的未發生分裂的細胞中，HIV也有辦法進入它的細胞核。

HIV如何穿過核膜進入細胞核中一直是個謎。這部分上是因為HIV的蛋白外殼比細胞核膜上的核孔大50%。正常情形下，這些核孔能夠讓蛋白和其他物質在細胞核和細胞其他部分之間來回進出。

Campbell和同事們發現一種被稱作KIF5B的馬達蛋白與HIV-1的蛋白外殼和細胞核孔相互作用，從而允許HIV進入細胞核。正常情形下，KIF5B在細胞內遠離細胞核的地方運送多種運載物。但是HIV劫持KIF5B，讓它發揮一種不同的作用：它誘導KIF5B扯下核膜片段，並將這些片段運送到遠離細胞核的地方，因而使得核孔足夠寬而使得HIV能夠穿過。（這些核膜片段實際上是由一種被稱作Nup358的核孔蛋白扯下的，但是在KIF5B的介導下完成的。）

這一發現為抵抗HIV提供一種潛在的新策略。開發阻止KIF5B破壞核孔的藥物將會阻止HIV悄無聲息地溜進細胞核中。這會使得免疫系統有足夠的時間發出警報，從而攻擊和摧毀HIV。

在細胞質中，有檢測病毒和它們的DNA的監控機制。但是，HIV通常能夠在它被這些機制檢測出來之前進入細胞核。將HIV困在細胞質中將不僅會阻止HIV感染，而且還可能導致HIV被檢測出來，從而促發免疫反應產生。

這一發現可能能夠導致人們開發出新的有效地治療HIV/AIDS的藥物。（生物谷 Bioon.com）

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KIF5B and Nup358 Cooperatively Mediate the Nuclear Import of HIV-1 during Infection

doi:10.1371/journal.ppat.1005700

Adarsh Dharan, Sarah Talley, Abhishek Tripathi, Jo?o I. Mamede, Matthias Majetschak, Thomas J. Hope, Edward M. Campbell

Following envelope mediated fusion, the HIV-1 core is released into the cytoplasm of the target cell and undergoes a series of trafficking and replicative steps that result in the nuclear import of the viral genome, which ultimately leads to the integration of the proviral DNA into the host cell genome. Previous studies have found that disruption of microtubules, or depletion of dynein or kinesin motors, perturb the normal uncoating and trafficking of the viral genome. Here, we show that the Kinesin-1 motor, KIF5B, induces a relocalization of the nuclear pore component Nup358 into the cytoplasm during HIV-1 infection. This relocalization of NUP358 is dependent on HIV-1 capsid, and NUP358 directly associates with viral cores following cytoplasmic translocation. This interaction between NUP358 and the HIV-1 core is dependent on multiple capsid binding surfaces, as this association is not observed following infection with capsid mutants in which a conserved hydrophobic binding pocket (N74D) or the cyclophilin A binding loop (P90A) is disrupted. KIF5B knockdown also prevents the nuclear entry and infection by HIV-1, but does not exert a similar effect on the N74D or P90A capsid mutants which do not rely on Nup358 for nuclear import. Finally, we observe that the relocalization of Nup358 in response to CA is dependent on cleavage protein and polyadenylation factor 6 (CPSF6), but independent of cyclophilin A. Collectively, these observations identify a previously unappreciated role for KIF5B in mediating the Nup358 dependent nuclear import of the viral genome during infection.

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