一个全新的抗艾滋病毒的宿主蛋白——卷曲螺旋结构蛋白8（CCDC8）的发现和机制研究

Human Immunodeficiency Virus type 1 (HIV-1) is the cause agent of AIDS. HIV-1 major structure protein Gag is synthesized in the cytoplasm, assembles on the plasma membrane, subsequently buds and releases. Our previously data showed that exogenous overexpression of a host protein coiled-coil domain containing protein 8 (CCDC8) can strongly inhibit HIV-1 production, up to ~30 fold. CCDC8 is normally expressed at a low level in human cells, and localizes on the plasma membrane, where HIV-1 Gag assembles. The interaction between exogenously expressed CCDC8 and Gag on the plasma membrane changes the assembly of Gag, redirecting it into intracellular sites, or Gag endocytosis. CCDC8, along with cytoskeleton protein obscuring-like1 (Obsl1) and E3 ligase Cul7, induces Gag polyubiquitination and degradation. Thus we identify a new cellular protein and a new pathway for HIV-1 Gag polyubiquitination and degradation. Polyubiquitination and degradation of viral proteins is an indispensable step for antigen recognition and presentation in human immune system. In this project, we will continue to study the function and mechanism of pathway CCDC8-Obsl1-Cul7 in human immune system. This pathway presents potential therapeutic strategies against HIV infection.

艾滋病毒的宿主限制性因子成为近年来研究的新热点。本团队在前期的研究中发现了一个全新的宿主细胞蛋白——卷曲螺旋结构蛋白8（Coiled-coil domain containing protein 8，CCDC8），在体外细胞培养过度表达后，CCDC8具有强烈的抗艾滋病毒活性，艾滋病毒的产量可以达到30倍的降低。我们的结果表明，CCDC8共同与细胞骨架蛋白（cytoskeleton protein obscuring-like1，Obsl1)和E3泛素连接酶Cul7相互作用，抑制了艾滋病毒Gag蛋白的细胞膜组装，共同诱导了艾滋病毒Gag蛋白的内化、多泛素化和降解。病毒蛋白的免疫识别、泛素化降解和抗原递呈是人体免疫系统识别病毒抗原的重要步骤。本研究将进一步研究CCDC8-Obsl1-Cul7通路在体内抗艾滋病毒的机制、功能及潜在的应用价值。

人类免疫缺陷病毒（HIV）在人体内复制，受到部分宿主因子的限制。世界上，我们首次发现了一个新的宿主因子——卷曲螺旋结构蛋白8（coiled-coil domain containing protein 8，CCDC8），表达CCDC8，具有极强的抗HIV-1活性，HIV-1的病毒产量可以降低30倍，CCDC8通过联合细胞骨架蛋白Obsl1和E3泛素连接酶Cul7，诱导HIV-1主要结构蛋白Gag的泛素化降解。新合成的Gag到细胞膜上组装，遇到CCDC8后，不再出芽和释放，而是被内吞，进入溶酶体降解。Gag从细胞膜到进入溶酶体，速度非常快，可以达到1.53 μm/s，而后被降解掉。上述结果是在HEK293T细胞中完成的，而在HIV-1天然的CD4+ T细胞中，CCDC8的mRNA很低，CCDC8蛋白并不表达，所以HIV-1没有编码辅助蛋白拮抗CCDC8。这也解释了，为什么HIV-1可以在人体成功复制。CCDC8是一个膜蛋白，N端具有膜定位信号。N端截短的CCDC8也具有很强的抗HIV-1病毒活性。人体编码脱氨酶APBEC3G抗HIV-1, HIV-1 编码Vif拮抗它；人体编码Tetherin 抗HIV-1, HIV-1 编码Vpu拮抗它；人体T细胞中，不表达CCDC8，所以HIV-1也没有编码蛋白拮抗它。虽然APBEC3G、Tetherin和CCDC8都具有很强的抗病毒活性， HIV-1把这些宿主因子都化解了，在人体内成功复制。CCDC8-Obsl1-Cul7作为新发现的抗HIV-1通路，文章已经发表，已经获得国家专利，可以作为一个新的药物靶点，研发抗艾滋病的新药。. 世界上，公认的被治愈的艾滋病人是德国“柏林病人”，该病人患有白血病和艾滋病，接受了CCR5Δ32纯合子的骨髓移植，CCR5是HIV-1进入细胞的主要受体，Δ32纯合子突变具有抵抗CCR5嗜性的HIV-1病毒的入侵。我们使用基因编辑技术成功诱导了CCR5突变为CCR5Δ32纯合子。这种方法，可以实现改造后的细胞自体回输，以期治愈艾滋病人。相关文章已经发表，已经申请中国专利和美国专利。另外，我们还和中国疾控中心邵一鸣教授合作，从我国一例HIV-1 CRF01_AE的感染者中，成功分离到抗HIV-1的广谱中和抗体。这是第一个从CRF01_AE的感染者中分离到的。文章已经发表，专利已经申请。