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精液中生精蛋白纤维助艾滋病毒传播

2011/12/17 来源:科学网
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导读
近日来自美国加州大学旧金山分校格拉斯通病毒及免疫研究所的科学家们发现了可促进艾滋病传播的人类蛋白,研究人员发现精液中的一些蛋白碎片可增强艾滋病病毒(HIV)的细胞感染能力,导致艾滋病发病。

近日来自美国加州大学旧金山分校格拉斯通病毒及免疫研究所(Gladstone institute)的科学家们发现了可促进艾滋病传播的人类蛋白,研究人员发现精液中的一些蛋白碎片可增强艾滋病病毒(HIV)的细胞感染能力,导致艾滋病发病。这一研究发现或可帮助研究人员找到遏制这种致命性病原体蔓延的新策略。相关研究论文发表在《细胞》(Cell)杂志旗下子刊《细胞宿主和微生物》(Cell Host &Microbe)上。

此前,德国的科学家曾发现HIV的传播与精液中的一种淀粉样纤维有关。这种携带负电荷的淀粉样纤维可帮助HIV找到并攻击靶目标——CD4 T细胞从而增强HIV的感染。在这篇新文章中,由格拉斯通病毒及免疫研究所Warner C. Greene博士领导的研究小组发现了第二类具备这种能力的蛋白纤维。

性传播是大多数HIV感染的重要原因,精液是HIV传播的重要媒介。Greene的课题组在此前的研究中曾发现精液中存在的一种带正电荷的纤维SEVI可结合到带负电荷的HIV上,帮助其感染CD4 T细胞。在新研究中,他们开始探究精液中是否存在其他的元件发挥着相同的作用。

在对人类精液样本所做的实验中,研究人员发现了第二组纤维——它们来自于一种称为生精蛋白(semenogelins)的大蛋白。这类纤维能像SEVI一样促进HIV感染。当研究人员从精液中清除掉这些纤维时,发现HIV的CD4 T细胞感染能力显著受到抑制。为了进一步确定这些纤维在HIV感染中的作用,Greene等对来自射精管梗阻(生精蛋白的自然缺陷)患者的精液样本进行了分析,发现在这些患者的精液中HIV的感染力同样受限。

“我们实验表明这些来自于生精蛋白(semenogelins)的纤维具有促进HIV感染的能力,”文章的第一作者、格拉斯通研究所Nadia R. Roan博士说:“同时我们对于这种纤维所具有的生理功能也充满的兴趣。这种存在于男性生殖器官中的纤维也有可能在促受精的过程中发挥了重要作用。”

研究人员表示这一研究发现将帮助他们找到遏制HIV蔓延的新策略。近年来科学家们将防治艾滋病的希望放在了艾滋病杀菌剂上,利用携带有抗病毒药物的阴道凝胶来保护妇女预防性交时发生HIV感染。尽管在早期的试验中,研究人员利用这些杀菌剂取得了一些成果,使艾滋病的感染几率平均减少了39%。然而近期的试验失败表明开发出真正有效的抗菌剂仍然存在重重困难。

“当前的抗菌剂无效的原因可能在于它们仅针对的是病毒本身,而并没有阻断病毒与精液中自然感染促进元件之间的互作,” Roan博士说:“现在我们完全了解了HIV是如何胁持这些元件促进自身感染的,这标志着我们朝开发出更有效的HIV抗菌剂又迈进了一步。”

Greene 博士说:“我们希望这一研究能为开发出新一代的杀菌剂铺平道路。通过双管齐下的策略,攻击HIV的同时靶向这些纤维,从而为妇女提供真正的艾滋病预防保护。”


Peptides Released by Physiological Cleavage of Semen Coagulum Proteins Form Amyloids that Enhance HIV Infection

Nadia R. Roan, Janis A. Müller, Haichuan Liu, Simon Chu, Franziska Arnold, Christina M. Stürzel, Paul Walther, Ming Dong, H. Ewa Witkowska, Frank Kirchhoff, Jan Münch, Warner C. Greene

Semen serves as a vehicle for HIV and promotes sexual transmission of the virus, which accounts for the majority of new HIV cases. The major component of semen is the coagulum, a viscous structure composed predominantly of spermatozoa and semenogelin proteins. Due to the activity of the semen protease PSA, the coagulum is liquefied and semenogelins are cleaved into smaller fragments. Here, we report that a subset of these semenogelin fragments form amyloid fibrils that greatly enhance HIV infection. Like SEVI, another amyloid fibril previously identified in semen, the semenogelin fibrils exhibit a cationic surface and enhance HIV virion attachment and entry. Whereas semen samples from healthy individuals greatly enhance HIV infection, semenogelin-deficient semen samples from patients with ejaculatory duct obstruction are completely deficient in enhancing activity. Semen thus harbors distinct amyloidogenic peptides derived from different precursor proteins that commonly enhance HIV infection and likely contribute to HIV transmission.

文献链接http://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(11)00363-5

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