中國學者發現人類新型抗艾滋病毒蛋白PSGL-1，助力新型抗艾滋病藥物研究

艾滋病是一種危害性極大的傳染病，由患者通過感染艾滋病毒引起。2019年3月4日，清華大學藥學院譚旭課題組與復旦大學周峰課題組、美國喬治梅森大學吳雲濤課題組合作，通過高靈敏度深度覆蓋蛋白質譜技術和病毒學研究發現人類細胞中的一種新型抗艾滋病毒蛋白PSGL-1（P-selectin glycoprotein ligand 1）。相關研究以Proteomicprofiling of HIV-1 infection of human CD4 T cells identifies PSGL-1 as an HIVrestriction factor為題，發表在微生物領域權威期刊Nature Microbiology《自然-微生物學》上。

PSGL-1具有多重抗病毒功能，包括抑制病毒DNA複製和抑制新生病毒顆粒的新一輪感染。艾滋病毒通過其附屬蛋白Vpu對PSGL-1進行結合併促進PSGL-1的降解，從而逃逸PSGL-1的抗病毒功能。研究Vpu和PSGL-1的結合抑製劑為新型抗艾滋病藥物提供了新的途徑。

艾滋病是一種危害性極大的傳染病，由患者通過感染艾滋病毒引起。艾滋病毒攻擊人體免疫系統，不斷破壞患者體內的CD4陽性T淋巴細胞，使患者喪失免疫功能。免疫能力極其低下的患者易患各種並發疾病，最後導致死亡。現有的組合治療藥物（雞尾酒療法）能很大程度上緩解病人的癥狀但是無法根治此病，而且長期服藥有產生抗藥性的風險。研究艾滋病毒和宿主細胞的相互作用有可能提供新的抗艾滋病毒藥物靶點。

HIV抗病毒蛋白：近十多年來，科學家們發現了病毒宿主細胞中的幾個被稱為限制因子的抗病毒蛋白。這類蛋白能夠被干擾素誘導高表達，繼而誘發天然抗病毒免疫，從病毒生活周期的各個階段抑制病毒複製。這些限制因子包括APOBEC3蛋白家族，Tetherin，IFITM蛋白家族，以及SERINC蛋白家族等。但是道高一尺，魔高一丈，艾滋病毒也進化出了相應的拮抗機制，幾乎每種限制因子都能夠被艾滋病毒病毒的一種輔助蛋白所特異性地拮抗。例如APOBEC3G會被Vif蛋白降解，Tetherin被Vpu蛋白降解。通過降解這些限制因子，病毒巧妙地避開了天然免疫系統，最終成功地感染細胞並完成複製。因此，挖掘新的宿主限制因子並研究病毒與其之間的相互作用，一方面有利於進一步了解病毒複製過程及致病機理，另一方面能夠為新葯研發提供新的靶點和理論支持。

示意圖：PSGL-1可以抑制病毒RNA逆轉錄合成DNA（1），也能被包裝到新的病毒顆粒中，抑制其新一輪的感染（2）。病毒通過其附屬蛋白Vpu結合PSGL-1並介導泛素連接酶SCF-βTrCP2泛素化PSGL-1，導致PSGL-1被蛋白酶體（proteasome）降解，從而逃逸PSGL-1對新生病毒感染的強烈抑制作用。

由於艾滋病病毒感染細胞時，能夠挾持細胞中一些重要的蛋白質降解通路，大範圍地影響宿主細胞中的蛋白質的穩定性，因此，僅僅通過二代測序得到轉錄組變化很難全面反映艾滋病病毒在感染過程中與宿主細胞間的相互抑制的關係。

研究團隊通過運用高靈敏度的蛋白質質譜技術比較原代CD4 T細胞感染艾滋病毒前後的細胞蛋白水平，在總共鑒定出的大約14，000種蛋白中，找到了近千個蛋白有顯著變化。然後通過與其它多個資料庫比對，特別是與人類高度進化的基因清單比對，篩選出一個在艾滋病毒病毒侵染中功能未知的蛋白—PSGL-1。之前的研究表明PSGL-1存在於白細胞膜上，並且能夠調控白細胞的運動。當身體發生炎症反應時，PSGL-1能夠使減緩白細胞的運動速度，最終黏附在炎症反應部位，從而保持機體的穩態。

Fig. 1 | Proteomic profiling of HIV-1 infection in human primary CD4 T cells.

在這項最新的研究種，研究者發現，高水平的PSGL-1能夠抑制病毒感染前期的DNA合成。更重要的是，在新產生的病毒釋放時，PSGL-1能被一併包裹到釋放的病毒中，從而進一步並更強烈地抑制新一輪的病毒感染。

進一步的，研究人員發現驗證了PSGL-1能夠在感染病毒後蛋白水平大幅度下降。接著他們發現艾滋病毒附屬蛋白Vpu通過招募體內的泛素連接酶複合物並特異性地結合和降解PSGL-1。進一步的研究將揭示Vpu和PSGL-1的結合的分子機制，為研發相應的抑製劑分子提供基礎。

Fig. 3 | PSGL-1is degraded by HIV-1 via ubiquitination by the Vpu-hijacked SCFβ-TrCP2 E3 ligase

同時，PSGL-1能被干擾素激活，這與很多已知的抗艾滋病毒蛋白一樣。實驗證明，在激活的CD4 T細胞中，PSGL-1能特異的被二型干擾素誘導表達。二型干擾素本身具有抗病毒功能，當研究人員敲低了細胞中的PSGL-1時，二型干擾素的抗病毒功能大幅度降低。這說明PSGL-1是二型干擾素的抗病毒功能主要的效應分子，是人體抗病毒天然免疫的重要組成部分。

綜上所述，該研究通過高靈敏度蛋白質組學首次發現並證實了PSGL-1是一個具有全新抗病毒機制的抗艾滋病毒蛋白，證實了艾滋病毒確實能夠通過Vpu招募泛素酶複合物來降解PSGL-1以逃逸人體的天然免疫系統。抑制Vpu對PSGL-1的拮抗有望成為抗艾滋病毒藥物開發的新方向。

藥學院博士研究生劉映是本論文第一作者，喬治梅森大學訪問學者傅雅靜為並列第一作者。譚旭研究員與周峰教授，吳雲濤為本研究共同通訊作者。譚旭課題組受到了科技部重點研發計劃，北京結構生物學高精尖研究中心和清華-北大生命科學聯合中心的研究經費資助。

ABSTRACT：

Human immunodeficiency virus (HIV) activelymodulates the protein stability of host cells to optimize viral replication. Tosystematically examine this modulation in HIV infection, we used isobarictag-based mass spectrometry to quantify changes in the abundance of over 14,000proteins during HIV-1 infection of human primary CD4 T cells. We identifiedP-selectin gly-coprotein ligand 1 (PSGL-1) as an HIV-1 restriction factordownregulated by HIV-1 Vpu, which binds to PSGL-1 and induces itsubiquitination and degradation through the ubiquitin ligase SCFβ-TrCP2. PSGL-1is induced by interferon-γ in activated CD4 T cells to inhibit HIV-1 reverse transcriptionand potently block viral infectivity by incorporating in progeny virions. Thisinfec-tivity block is antagonized by Vpu via PSGL-1 degradation. We furthershow that PSGL-1 knockdown can significantly abolish the anti-HIV activity ofinterferon-γ in primary CD4 T cells. Our study identifies an HIV restrictionfactor and a key mediator of interferon-γ』s anti-HIV activity.

1. Ying Liu, Yajing Fu Qian Wang, Mushan Li, Zheng Zhou,Deemah Dabbagh, Chunyan Fu, Hang Zhang, Shuo Li, Tengjiang Zhang, Jing Gong,Xiaohui Kong, Weiwei Zhai, Jiaming Su, Jianping Sun, Yonghong Zhang, Xiao-Fang Yu, Zhen Shao, Feng Zhou, Yuntao W, Xu Tan.Proteomic profiling of HIV-1 infectionof human CD4 T cells identifies PSGL-1 as an HIV restriction factor.Nat Microbiol.2019 Mar 4. doi: 10.1038/s41564-019-0372-2

2.清華大學：清華藥學院譚旭課題組合作發現人類新型抗艾滋病毒蛋白

http://news.tsinghua.edu.cn/publish/thunews/10303/2019/20190304085312709713029/20190304085312709713029_.html

本期編輯：Annabella

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