HIV gp41环状区域作为抗艾滋病药物新靶点的研究

The membrane–membrane fusion of HIV and host cells is mediated by the HIV envelope protein gp41. Then HIV entry into host cells and infect them. The excessive activation of the immune system caused by HIV infection is the main reason for the progression of the disease. Treatment targeting both to the virus and immunity is the development trend of the treatment for AIDS. HIV gp41 loop region plays an important role in the membrane–membrane fusion of HIV. In our recent research, we found that the structural and functional properties of the membranotropic HIV-1 glycoprotein gp41 loop region are modulated by its intrinsic hydrophobic core. In addition, loop region is an important immune region. Thus, we hypothesize HIV gp41 loop region is a potential dual functional anti-AIDS drugs target for entry inhibitors and immunomodulators. Here, we will firstly establish the site-directed mutant virus, using the way such as flow cytometry to investigate the interaction between the loop region and other envelope protein. Secondly, we will synthesize a series of peptide may target on the loop region as potential HIV inhibitors, to test their activities of inhibiting HIV entry, study the mechanism of it. Lastly, we will optimize the peptides derived from the loop peptide, study their effect on T cell activation, to investigate whether the new HIV inhibitors have the function of immunomodulatory. According to that, we can comfirm if loop region can be take as a dual functional anti-viral drugs target. This study will not only help to investigate the mechanism of HIV entry, but also provide a new idea for developing new dual functional anti-AIDS drugs which have the fuction both of HIV entry inhibitors and immunomodulators.

HIV跨膜亚基gp41介导病毒与靶细胞的膜融合，病毒基因组随后进入靶细胞并进行病毒感染，感染所致免疫过度活化是艾滋病进展的主要原因。从病毒和免疫两方面进行治疗是艾滋病治疗的趋势。HIV gp41环状区域在膜融合中起关键作用，我们前期研究发现该区域疏水中心在保持区域结构和介导病毒进入中有重要作用。同时，环状区域是重要的免疫功能区。因此，我们推测环状区域有望成为兼具抑制病毒进入和免疫调节双功能的抗艾滋病药物新靶点。本项目拟建立假病毒突变体系，通过流式细胞术等方法观察环状区域与重要蛋白的相互作用；同时合成可能与环状区域结合的系列多肽，检测抗病毒活性，期望得到靶向该区域的新型进入抑制剂；然后利用T细胞活化实验，研究此多肽抑制剂是否具有免疫调节作用，从而对环状区域作为双功能药物靶点进行确认。本项目有助于阐明HIV进入靶细胞的过程机制，为开发兼具抑制病毒进入和调节免疫双功能的抗艾滋病药物提供实验依据。

HIV进入抑制剂能够阻止病毒进入细胞，在病毒复制早期即发挥抗病毒作用，是抗艾滋病药物的开发热点，寻找序列保守的药物靶点成为抗艾滋病药物的研发关键。位于HIV gp41中心的环状区域（loop）有高度保守的序列，在病毒进入过程中发挥重要作用，这提示了gp41环状区域有望成为抗艾滋病药物新的靶点。我们前期研究发现了loop区域疏水中心的重要性，但对于环状区域在病毒感染细胞过程中发挥的功能机制还不清楚，需更深入探讨。此外，对环状区域作为药物靶点的确认，也需进一步研究。本研究探讨了HIV-1 gp41 loop疏水中心三个关键氨基酸位点（S599、K601、L602）对loop区域在包膜内外功能和结构所产生的影响，利用分子生物学、生物化学及生物物理学的多种实验方法研究二硫键疏水中心疏水性的变化对调节loop区域在包膜内外功能和结构所产生的作用。从而深入阐释该环状区域在病毒与细胞融合过程中的功能。研究结果将帮助我们更深入的阐述loop区域这一保守模块在gp41介导的膜融合的功能，进一步了解HIV-1对靶细胞的进入过程。此外，我们在本次研究中建立了多种HIV-1进入抑制剂的研究方法，对两个靶向HIV-1 gp41的化合物NSPD-12m和三叶苷进行了抗病毒功能和机制的探讨。研究发现，来源于活性化合物NB-64的小分子化合物NSPD-12m是一种靶向于HIV-1 gp41 NHR 口袋区574位赖氨酸残基的HIV-1融合抑制剂，能够继续成为HIV-1进入抑制剂的先导化合物，对新的进入抑制剂设计带来启发；来源于多穗柯叶子中的三叶苷具有广谱的抗HIV-1活性，其作用靶点为gp41 NHR 口袋区I564位点并能与多种抗病毒药物产生协同抗病毒效应，有望被发展成为新型小分子HIV进入抑制剂，也能组成更多的“鸡尾酒”疗法处方。此部分研究对开发靶向于HIV-1 gp41的进入抑制剂类抗艾滋病药物具有重要意义，亦为靶向gp41 loop的抑制剂研究提供技术支撑。