HIV-1融合蛋白gp41的结构和功能研究

发布时间：2020-07-20 18:30

【摘要】：人类免疫缺陷病毒(HIV-1)膜融合抑制剂是继逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂之后的第三类抗艾滋病(AIDS)的药物。膜融合抑制剂与逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂不同的是它可以抑制HIV-1进入靶细胞,从而在病毒感染的最初环节阻止病毒的传播。2003年,美国FDA批准了T20(通用名：enfuvirtide,商品名：Fuzeon),T20成为第一个进入临床应用的膜融合抑制剂。目前还有很多膜融合抑制剂正在开发,代表了将来抗艾滋病药物的发展趋势。HIV-1进入细胞需要病毒和细胞膜融合,细胞膜融合的过程是由Env蛋白介导的。病毒的Env基因在内质网中形成蛋白前体gp160,经过高尔基复合体的糖基化修饰后被蛋白酶切割成gp120和gp41两种蛋白亚基。Gp120与细胞膜的CD4受体和辅助受体CCR5或者CXCR4结合,引起gp120发生构象改变,暴露出gp41蛋白,gp41介导膜融合过程。晶体学研究表明,HIV-1 gp41蛋白核心结构是一个稳定的6-HB(六聚体),由N末端重复序列和C末端重复序列组成,N端的pocket-1区在六聚体稳定性上起重要的作用。然而,以前的HIV-1 gp41核心结构多肽片段不包括pocket-1区的下游序列,这段序列的结构特征没有观察到。在我们的研究中,我们新发现了N端的pocket-2区。Pocket-2区在pocket-1区的下游,由在一条N链上的亮氨酸587、赖氨酸588和谷氨酸584和在另一条N链上的酪氨酸586、缬氨酸583、丙氨酸582和精氨酸579七个氨基酸组成。我们的突变位点研究表明pocket-2区上的位点在ENV蛋白介导的病毒入侵以及对由N肽衍生的膜融合抑制剂T21的抗病毒活性方面都起到重要作用。生物物理学实验表明pocket-2区的位点突变可以显著减少六聚体的热稳定性,对与结合在pocket-1区的C肽衍生的膜融合抑制剂HP23的亲和力显著降低。为gp41的结构与功能的关系以及新的抗病毒入侵抑制剂的开发提供了有用的信息。通过晶体结构的研究,我们发现W623位点可能和pocket-2区的位点相互作用。于是我们对W623位点进行了点突变,对W623位点的功能进行研究。通过突变位点的研究,我们发现W623位点对病毒的入侵和融合起到关键作用,对膜融合抑制剂CP32的融合抑制和抗病毒活性也要重要影响。生物物理学实验表明突变后可以减少六聚体的稳定性。我们设计了一系列带有W623位点的膜融合抑制剂,发现它们有很好的抗病毒效果。表明了W623位点在膜融合抑制剂设计中具有的重要价值。总之,本论文详细地研究了gp41蛋白的pocket-2区和W623位点的结构与功能的关系。阐述了pocket-2区及W623位点的在膜融合抑制剂药物中的重要性,为新的膜融合抑制剂的开发提供了新的思路。
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R373

【共引文献】

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本文编号：2763792