Medical Research

本月《Nature》两度发文，共同阐述了HIV感染过程中Nef和宿主跨膜蛋白SERINC的相互作用。研究人员认为，宿主跨膜蛋白SERINC5（定位于质膜）和SERINC3，可以拮抗Nef作用，抑制HIV-1病毒活性。同时Nef蛋白可以在一定程度上阻止SERINC5和SERINC3整合到新合成的病毒颗粒当中，从而增强HIV的感染能力。

1“HIV-1Nef promotes infection by excluding SERINC5 from virion incorporation”

研究人员发现，宿主跨膜蛋白SERINC5（定位于质膜）和SERINC3，可以拮抗Nef作用，抑制HIV-1病毒活性。研究人员选用31种不同的细胞系研究Nef对病毒侵染的重要性，发现Nef可以拮抗逆转录病毒抑制剂。其中，一些细胞对Nef反应性较高（10-40倍），一些细胞较低（4倍）。通过对这些细胞基因差异筛选，研究人员将视角定位到SERINC5。

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SERINC5能够抑制HIV和MLV感染细胞    

采用CRISPR/Cas9技术，研究人员发现SERINC5敲除的细胞，其对HIV易感性上升20-30倍。通过转录组基因分析，研究人员进一步确认，SERINC3也具有抗HIV-1活性作用。Nef拮抗SERINC5/3的抗HIV感染效能。

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Nef阻止SERINC5整合进病毒粒子 

         

Nef对病毒侵染的影响主要在于Nef的包装糖蛋白。HIV-1联合水疱性口炎病毒G蛋白（VSV-G），埃博拉病毒糖蛋白（EBOV GP）假型化，增强了HIV-1对SERINC5的抗性。HIV-1分离株的不同膜糖蛋白与HIV-1假型化也会导致Nef效应力度的不同。

当Nef存在时，SERINC5–HA被排出病毒粒子，在Nef缺失的病毒粒子中，可以检测到SERINC5–HA。但当Nef缺失AP2结合域时，依旧检测的到SERINC5–HA，证明Nef的AP2结合域对阻挡SERINC5进入病毒起着重要的作用。

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Nef是否影响病毒粒子与靶标细胞膜的融合，依旧充满争议    

SERINC5究竟在HIV-1复制的哪一步起到作用？研究表明，SERINC5–HA存在时，HIV-1不能收集反转录产物。前期结果也显示，Nef 的缺失将导致HIV-1阻滞在早期阶段。Nef是否影响病毒粒子与靶标细胞膜的融合，依旧充满争议。

当噬菌体Cre 重组酶在HIV-1蛋白酶切割位点与核定位信号区融合，Cre随后被传送至细胞内，loxP重组，激活报告基因nlsRFP。SERINC5的表达并不会影响Cre与病毒的融合，但却显著抑制Cre调节的报告基因的激活（高达25倍），同时影响病毒活性（250倍）。

2“HIV-1Nef promotes infection by excluding SERINC5 from virion incorporation”

研究人员发现，宿主细胞合成的膜蛋白SERINC5和SERINC3通过阻断病毒感染新细胞的能力大大降低HIV-1的毒力，而HIV-1编码合成的Nef蛋白可以在一定程度上阻止SERINC5和SERINC3整合到新合成的病毒颗粒当中，从而增强了病毒的感染能力。

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SERINC3和SERINC5基因双敲除CD4+细胞Nef缺陷型HIV病毒感染性能增加100倍  

SERINC3和SERINC5基因双敲除的人CD4+细胞中合成的nef缺陷型病毒的感染力上升了100倍以上，重表达实验可逆转这一现象。

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Nef“隔离”了SERINC抗病毒作用            

Nef隔离SERINC3和SERINC5，使得这些细胞蛋白无法到达细胞表面，不能整合到新形成的病毒粒子中。在缺乏Nef的情况下，当病毒粒子离开宿主细胞时会将SERINC3和SERINC5蛋白整合到病毒包膜中，使得病毒粒子无法感染新的靶细胞，阻止了病毒扩散。

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SERINC蛋白也许能够抑制所有逆转录病毒          

研究小组利用结构不同，但功能与Nef蛋白相似的小鼠白血病病毒(MLV)蛋白glycoGag做了一些相同的实验，也得到了类似的结果，这表明SERINC蛋白有可能抑制了所有逆转录病毒，甚至与HIV-1亲缘关系很远的逆转录病毒的传染力。

人免疫缺陷病毒1型(HIV-1)是艾滋病的主要病原体。自从1981年发现以来，目前已经成为危害人类生命健康的重大传染性疾病。长期以来，我们一直在寻找HIV-1活性抑制因子。

而今找到了SERINC5和 SERINC3。SERINC5和 SERINC3的发现，是治疗艾滋病治疗的重大突破，为后期抗艾药物的研制提供了理论依据和基础。

研究人员Gottlinger说：“先不管机制方面，研究表明，哪怕远至HIV-1和MLV的病毒都已经进化出中和SERINC3和SERINC5蛋白的能力，这预示着这些蛋白在先天性抗病毒免疫中具有更为广泛的作用”。而下一步的工作是确定Nef对抗SERINC蛋白以及SERINC蛋白阻止病毒粒子复制的确切机制，对于这些，我们仍有很多东西需要探索和研究。