PNAS:刘善虑博士发表艾滋病重要研究发现
生物通 · 2014/08/28
近日PNAS上发表的一篇文章表明,来自密苏里大学的研究人员发现一个促进病毒进入细胞的蛋白质家族也能够阻止HIV和其他病毒的释放。这种叫做TIM的家族蛋白能够抑制HIV-1释放,从而减少病毒的生成和复制。


来自密苏里大学的研究人员发现,一个促进病毒进入细胞的蛋白质家族也能够阻止HIV和其他病毒的释放。这一研究发表在近期的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

论文通讯作者是密苏里大学医学院分子微生物与免疫学副教授刘善虑(Shan-Lu Liu)博士。主要从事病毒侵入细胞机制、病毒免疫逃逸机制、病毒复制机制以及抗病毒分子的筛选等方面的研究工作。在Science、PNAS等国际著名杂志上发表论文40多篇。

刘善虑说:“这是一个惊人的研究发现,其不仅让我们重新了解了HIV感染,也获得了关于埃博拉病毒以及其他病毒的一些新认识。”

据美国疾病控制和预防中心估计,当前有100多万美国人患有艾滋病(AIDS)。AIDS又称获得性免疫缺陷综合征,是一种以免疫系统渐进性功能障碍为特征的疾病。它是由人类免疫缺陷病毒-1型(HIV-1)所引起。

当HIV-1或其他的病毒感染细胞时,病毒会发生复制并传播至其他的细胞。以往的研究证实,一种叫做TIM-1的细胞蛋白促进了一些高致病性的病毒进入到宿主细胞中。现在,密苏里大学的研究人员发现,相同的蛋白具有一种独特的能力:可以阻止HIV-1和埃博拉病毒的释放。

哈佛医学院Dana-Farber癌症研究所医学副教授Gordon Freeman博士(未参与该研究)说:“这项研究证实了,TIM蛋白阻止了感染细胞释放病毒颗粒,转而将它们栓在细胞的表面。对于包括HIV和埃博拉病毒在内的几种重要的包膜病毒皆是如此。我们或许可以利用这一认识来减缓这些病毒的生成。”

在刘善虑博士的指导下,密苏里大学研究生李明华(Minghua Li,音译)完成了一系列的实验,揭示出了这一蛋白能够抑制HIV-1释放,从而减少病毒的生成和复制。

HIV-1会对机体免疫系统至关重要的一些细胞,如T细胞发动攻击。T细胞在机体的抗感染反应中起重要作用,HIV-1可以破坏这些白细胞的抗感染能力。当病毒进入到宿主细胞中,它会感染细胞并进行复制,生成病毒颗粒,再传播感染其他的细胞。研究人员发现,当病毒颗粒试图从感染细胞中出芽或离开感染细胞时,定位在细胞表面的TIM家族蛋白可以结合病毒颗粒表面上的磷脂酰丝氨酸(PS)。

当TIM家族蛋白接触到PS时,病毒颗粒会附着在宿主细胞上,由此阻止了细胞释放病毒颗粒。由于TIM家族蛋白和PS存在于细胞和病毒颗粒的表面,病毒颗粒彼此粘住,在宿主细胞表面积聚形成了一张病毒颗粒网,而没有将病毒颗粒释放出去感染其他的细胞。

利用分子、生物化学和电子显微镜方法,研究人员观察了TIM和PS在人类细胞中的相互作用。下一步研究人员打算在动物和患者中探究TIM家族蛋白的生物学意义,确定当它导致病毒颗粒累积时感染细胞的命运。

刘善虑说:“这是一个正因子还是负因子,关于这一点我们还没有做出结论。但这一研究发现进一步推动了我们的最终目标,即了解TIM家族蛋白的生物学,并潜在地应用于将来的抗病毒治疗中。”

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  • TIM-family proteins inhibit HIV-1 release

    Accumulating evidence indicates that T-cell immunoglobulin (Ig) and mucin domain (TIM) proteins play critical roles in viral infections. Herein, we report that the TIM-family proteins strongly inhibit HIV-1 release, resulting in diminished viral production and replication. Expression of TIM-1 causes HIV-1 Gag and mature viral particles to accumulate on the plasma membrane. Mutation of the phosphatidylserine (PS) binding sites of TIM-1 abolishes its ability to block HIV-1 release. TIM-1, but to a much lesser extent PS-binding deficient mutants, induces PS flipping onto the cell surface; TIM-1 is also found to be incorporated into HIV-1 virions. Importantly, TIM-1 inhibits HIV-1 replication in CD4-positive Jurkat cells, despite its capability of up-regulating CD4 and promoting HIV-1 entry. In addition to TIM-1, TIM-3 and TIM-4 also block the release of HIV-1, as well as that of murine leukemia virus (MLV) and Ebola virus (EBOV); knockdown of TIM-3 in differentiated monocyte-derived macrophages (MDMs) enhances HIV-1 production. The inhibitory effects of TIM-family proteins on virus release are extended to other PS receptors, such as Axl and RAGE. Overall, our study uncovers a novel ability of TIM-family proteins to block the release of HIV-1 and other viruses by interaction with virion- and cell-associated PS. Our work provides new insights into a virus-cell interaction that is mediated by TIMs and PS receptors.

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