TRIM5α——艾滋病治疗的潜在靶点

张继燕，张 冰

(泰安市中医二院，山东泰安271200)

艾滋病由人免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)引起，具有严重的传染性和致死性。虽然HIV-1病毒可以感染包括人类在内的许多哺乳类细胞，但却不能感染某些灵长类动物，研究认为，灵长类动物体内的TRIM5α基因抑制了HIV-1感染。TRIM5α是灵长类动物内在免疫系统抑制逆转录病毒感染的一个组成部分，其作为HIV-1的一种抑制因子，为艾滋病的治疗提供了新的方向。

1 TRIM5α的结构

人 TRIM5α(TRIM5αhu)基因与其他 TRIM6、21、22和34位于人的第11p15染色体上［1］。TRIM5α是由RING、1个或2个B-box区域和coil-coil区域、变化的C末端(RBCC)以及羧基末端3．0区域组成。恒河猴的TRIM5α(TRIM5αrh)能特异有效地抑制HIV-1感染，是HIV-1感染的细胞限制因子。

1．1 TRIM5α的RING结构的作用 RING结构区域是以半胱氨酸的zinc结构连接于TRIM5α的N-末端，此区域与特异性蛋白之间的相互作用有关，且具有E3泛素连接酶活性。TRIM5α的RING结构对猕猴体内的逆转录病毒并不能完全抑制，但对非洲绿猴的猴免疫缺陷病毒感染抑制起决定性作用［2］。破坏RING结构将导致TRIM5α在亚细胞中定位错误，并使TRIM5α在细胞质细胞核中的含量降低。

1．2 TRIM5α的B-Box结构的作用 与RING结构相连接的B-Box区域包括2个独立链接zinc序列，即B-Box1和B-Box2，两者同时出现时，B-Box1优先于B-Box2发挥作用，但只有B-Box2可以独立发挥作用。B-Box2区域能够促进TRIM5α与逆转录病毒CA的相互作用，并且对TRIM1、TRIM18、TRIM20与信号通道物质的连接起重要作用。去除B-Box结构区域侧链的 119、120、121精氨酸将会抑制TRIM5α聚合酶的折叠［5］。单独破坏B-Box结构区域或与RING结构相连接的B-Box结构区域，TRIM5α突变体在细胞质中表达与野生TRIM5α蛋白相同或略高，但会改变TRIM5α定位模式，逆转录的抑制作用消失［3，4］。因此，B-Box2是抑制病毒逆转录所必需的，但此区域的具体功能仍未完全明确。

1．3 TRIM5α 的Coil-Coil结构的作用 Coil-Coil结构由多个α螺旋构成，蛋白与蛋白之间相互作用形成多聚体［5］。Coil-Coil区域对多聚体的形成和稳定、结合逆转录病毒CA、抑制逆转录病毒感染发挥重要作用。Coil-Coil和B30．2之间的连接区域对TRIM5α的有效聚合是必需的［6］。Coil-Coil亲水性残基的改变对TRIM5α抗HIV-1活性没有影响，但删除或破坏RING结构将会降低细胞中有效的TRIM5αrh数量，继而影响对HIV-1感染的抑制作用［7］。

1．4 TRIM5α B30．2/SPRY 区域的作用 B30．2/SPRY区域位于由两个β折叠构成疏水区域的C-末端，可变换长度的弯曲部分和包含有非保守残基位于核心区域之外。灵长类动物的B30．2区域有遗传的特殊长度和序列变化。对不同TRIM5α表达的TRIM蛋白研究表明，B30．2区域包含 V1、V2、V3 3个可变区域［8，9］，B30．2 的可变区域连接于病毒的表面，病毒表面的任何改变均可影响逆转录的活性。B30．2是逆转录病毒特异性识别区域，相互作用的结合位点只有13个氨基酸，这13个氨基酸的舒展程度对逆转录的抑制起非常重要的作用。将TRIM5αhuV1区域332位上的精氨酸代替恒河猴TRIM5α 的 B30．2 区域脯氨酸，此时与 TRIM5αrh氨基酸一致，大大提高了人TRIM5α对HIV-1逆转录的抑制作用［10］。

2 TRIM5α的表达

人与恒河猴体内的TRIM5α能在Hela细胞中稳定表达，并以半衰期50～60 min迅速转变。研究显示，干扰素(IFN)可以正调节细胞中TRIM5αmR-NA表达并诱导TRIM5α启动子活性。病毒被免疫细胞识别后，激活干扰素调节因子(IRF)-3和IRF-7，从而诱导产生IFN-1。自分泌或旁分泌的IFN-γ与IL-28Ra/IL-10Rβ受体复合物相互作用后，引起受体酪氨酸激酶(Jak1和Tyk2)活化，使信号转导因子和转录激活因子(STAT)家族成员 STAT1和STAT2被磷酸化，STAT1与STAT2形成二聚体，其他转录因子的活性也被激活。JAK-STAT信号通路是干扰素细胞系统内信号通路的重要组成部分，STAT1、STAT2与IRF-9一起形成三聚化的转录因子复合物干扰素激活因子3，并集中到特定的DNA序列干扰素反应元件(ISRE)上，从而诱导多种干扰素基因的表达。

TRIM5α可以被IFN-1、IFN-2诱导。ISRE序列接近TRIM5α启动子区域，对IFN免疫应答起重要作用。STAT1的蛋白复合体连接于TRIM5α启动子的ISRE上［11］。IFN-β对 TRIM5α 的调节作用要大于IFN-α。TRIM5α的翻译受到IFN信号调节的影响。TRIM5α在胞质中与 P62连接在一起，P62对TRIM5α介导的逆转录病毒抑制起到一定的作用。TRIM5α被认为是主要的IFN应答基因，其启动子的活性直接被IFN调节。当TRIM5α在细胞中过表达时，TRIM蛋白将会自我连接形成大的蛋白聚合体，而且一部分会形成相同的寡聚体［12］。

3 TRIM5α对HIV-1的抑制机理

TRIM5α主要通过直接识别病毒衣壳蛋白及作用于入侵病毒粒子的衣壳而抑制HIV-1逆转录过程。目前认为，TRIM5α限制HIV-1复制有两种机制:①在HIV-1入侵不久，病毒衣壳即与病毒粒子解离，TRIM5α与刚刚释放进细胞HIV-1的衣壳结合，在RING结构区域的E3泛素连接酶的作用下，通过加速脱壳降解抑制HIV-1复制;②猕猴细胞对HIV-1的感染路径有抑制作用，其抑制方式包括TRIM5α依赖型抑制和TRIM5α非依赖型抑制两种，这两种作用交替互补进行，TRIM5α依赖型抑制指对病毒衣壳蛋白的作用，TRIM5α非依赖型抑制主要依赖于进入通道，当HIV-1病毒经由CD4及猕猴内源性复核受体相互作用进入细胞时，阻止cDNA进入细胞核，逆转录受到抑制。

4 CypA调节TRIM5α蛋白抑制HIV-1

CypA属于亲环素家族，是一种高度保守的蛋白质，主要存在于细胞质内。CypA的结合位点是由亲水性的亚口袋A和疏水性的亚口袋B组成，该位点能够与衣壳蛋白N末端中连接螺旋4和5之间的氨基酸环相结合，并通过疏水作用及氢键来维持CypA与衣壳蛋白的结合。由于亲环素家族蛋白具有能够催化体内蛋白质折叠和转运的肽脯酰胺顺反异构酶活性，因此认为CypA是通过其异构酶活性与CA相互作用从而影响病毒蛋白的折叠和组装，进而影响HIV-1的生命周期。

HIV-1CA相结合的CypA的脯氨酸异构可以增强TRIM5α 对CA 的抑制活性［13，14］。没有CypA 时，HIV-1CA的G89-P90片段一般以86%反式、14%顺式存在;在CypA存在的情况下，CA能在两种构象间快速异构。在OWM细胞中，TRIM5α优先与含有G89-P90的顺式结构结合［15］。在TRIM5α不存在时CypA可以保持14%的顺式结构，然后反式转变为顺式与TRIM5α结合，如果用CypA的配体CsA抑制CypA的活性，OWM细胞中的TRIM5α将会与CA分离，有效的顺式结构会减少，抗感染作用降低。

最新实验表明，HIV-1CA的两个环状结构是依赖CypA的TRIM5α抑制的重要区域。一个是4th和5th 螺旋，另一个在6th 和7th 螺旋之间［16～18］，但是一些HIV的变体并不是与CypA相连接，TRIM5α对HIV-1的抑制活性不会受到影响。因此，TRIM5α对HIV-1的抑制活性分为CypA依赖型和CypA非依赖型。

5 基于TRIM5α的基因治疗

基因治疗是指将目的基因导入靶细胞中并与宿主基因发生整合，成为宿主细胞的传物质，目的基因的表达产物可以对疾病产生治疗效果。TRIM-21R蛋白是嵌合RING结构的TRIM5αrh蛋白，是从相关人体TRIM-21蛋白获得的。TRIM-21R蛋白能够成功地表达在SF-21昆虫细胞中并可以纯化。用离心法分析可以得到两种不同的TRIM-21R蛋白，一种为单体，一种为二聚体。单体TRIM-21R对HIV-1 CA-NC具有很高的亲和力，从而抑制HIV-1复制，其活性比野生型TRIM5α稍低。因此，TRIM5α为AIDS基因治疗提供了一个新方向。

TRIM5αhuV1区域332位上的精氨酸代替 B 30．2区域脯氨酸，能产生对HIV-1和SIVmac有很强抑制活性的 TRIM5αhuR332P蛋白。TRIM5αhuV1区、332位上的精氨酸能够调节 CA的结合和TRIM5α 蛋白的活性［19］。

TRIM5αrh是利用猕猴TRIM5α的13-氨基酸片段来代替TRIM5α的11-氨基酸片段形成的突变蛋白［20］。这种人—猕猴蛋白嵌合体可以在含有CD+34的巨噬细胞和MAGI-CXCR4细胞株中表达，使该细胞株产生抑制HIV-1逆转录的能力。CypA能够结合HIV-1的 CA，TRIM5αCyp具有抑制 HIV-1的作用。TRIM5αrh在人巨噬细胞表达后，细胞的表型及功能正常，表明TRIM5αrh可以在造血干细胞中获得有效抑制HIV-1逆转录的能力，为人们攻克艾滋病带来了新希望。

6 结语

目前可供临床使用的抗艾滋病药物数量较少，且长期服用易对身体产生毒性并生成耐药菌株，因此开发新型抗HIV-1药物迫在眉睫。逆转录病毒抑制因子TRIM5α可以直接识别病毒衣壳蛋白，加速脱壳降解，抑制HIV-1复制，作用于病毒的逆转录过程。TRIM5α基因可以被定向引入造血干细胞，在巨噬细胞中表达，并通过病毒入侵激发免疫反应，研制TRIM5α蛋白类药物为艾滋病的治疗提供了新的方向。

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