Vpr通过调控TRIM11影响HIV-1感染巨噬细胞的分子机制研究

Macrophages play important roles in latency, spreading and immune response of HIV-1 infection, but the molecular mechanisms of HIV-1 infection to macrophage are still unclear. We found that TRIM11 can inhibit the replication of HIV-1, and mainly work on the pre-integration step. Further experiments showed that the expression of TRIM11 can be regulated by HIV-1 accessary protein Vpr, which is known to be the essential protein for virus infection to macrophage. The report proved that TRIM11 expression levels were negatively correlated with viral titer recently, so we asked whether the regulation of TRIM11 by Vpr affect HIV-1 infection to macrophage. In this study we will use THP-1 cells, which can be induced to differentiate to macrophage by PMA treatment, to answer our qustion. We will establish the TRIM11 overexpression or knockdown THP-1 cell line, and detect the replication of virus after HIV-1 infection. Then a series of TRIM11 deletion mutations will be constructed to identify the important domains to viral replication, and co-expression of them with Vpr to determine whether the regulation of TRIM11 by Vpr affect HIV-1 infection to macrophage. Furthermore, we will use the VprBP knockdown cells or the E3 ubiquitin enzyme inhibitor to investigate the molecular mechanism of the regulation of TRIM11 by Vpr. Finally we try to clarify the roles of regulation of TRIM11 by Vpr on HIV-1 infection to macrophages. We hope our research would give some suggestions on the mechanism of HIV-1 infection to macrophage and some new ideas on the therapy and eradication HIV-1.

巨噬细胞在HIV-1的潜伏感染，病毒传播及免疫反应等过程中具有重要作用，但是病毒感染巨噬细胞的分子机制并不清楚。我们发现TRIM11抑制HIV-1复制的整合前环节，而HIV-1感染巨噬细胞的必需因子Vpr能够调控TRIM11的表达量。有报道证明TRIM11的表达水平与病毒滴度成负相关，因此我们推测，Vpr通过调控TRIM11而影响病毒感染巨噬细胞。该项目拟用PMA诱导可分化为巨噬细胞的THP-1细胞，在过量表达或敲除TRIM11后感染病毒，检测病毒的感染复制性，分析受影响的具体环节；共表达TRIM11缺失突变体与Vpr后感染病毒，确定TRIM11的关键功能域及Vpr调控TRIM11在病毒感染巨噬细胞中的意义；进一步解析Vpr调控TRIM11的分子机理，最终阐明Vpr通过调控TRIM11影响HIV-1感染巨噬细胞的分子机制，为更好的理解HIV-1在巨噬细胞中的感染复制机制提供理论基础。

多个TRIM家族蛋白是宿主拮抗病毒的重要因子。我们对所有TRIM蛋白进行筛选，发现TRIM11 对HIV-1 感染T细胞和巨噬细胞具有明显的抑制作用。也有研究发现HIV-1 对PBMC 的感染率与TRIM11的组成性表达成负相关，但是其具体机制尚不清楚。因此本项目通过在靶细胞中过表达和敲降TRIM11的实验手段深入研究了其对病毒复制各个环节的抑制效果及其作用机制。首次证明了TRIM11不仅在病毒复制早期环节，而且在病毒复制晚期能够有效地抑制HIV-1的复制。早期主要是通过与病毒衣壳的立体结构结合抑制病毒脱衣壳，减少病毒逆转录产物而抑制病毒复制的早期，系列抑制剂添加实验和TRIM11的截短突变实验证明该过程不依赖于蛋白酶体和溶酶体途径，可能通过干扰微管蛋白的活动实现的。进一步的研究发现TRIM11也能够通过降解病毒复制晚期新合成的gag蛋白而减少病毒的产生，该过程依赖于RING和Coiled-coil结构域通过蛋白酶和溶酶体降解途径完成的。最后TRIM11的抗HIV-1复制功能在多循环感染实验中也得到了验证，最新研究发现Vpr蛋白能够拮抗TRIM11在巨噬细胞中的抗病毒作用，其结果正在总结中。这些研究结果暗示了TRIM11可作为控制病毒复制的潜在靶标，同时也为我们深入理解病毒与宿主的相互作用提供了理论依据。