宿主蛋白RBMX调控HIV-1潜伏感染的分子机制研究

The persistently infected HIV-1 or viral latency that cannot be eradicated by antiretroviral therapy is one of the major obstacles for AIDS cure. The suppression of HIV-1 LTR promoter-driven transcription of proviral DNA is critical for maintaining viral latency. The transcription of HIV-1 proviral DNA can be modulated by host factors. Host protein RBMX belongs to the family of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein and can modulate transcription. Our preliminary studies suggest: 1) RBMX represses HIV-1 LTR-driven transcription and HIV-1 replication; 2) RBMX can bind to the nucleosome of HIV-1 LTR and inhibit transcription elongation; 3) Interference with RBMX expression promotes HIV-1 reactivation from latency. Therefore, we proposed to delineate the mechanism of RBMX regulating HIV-1 latency. Our central hypotheses are: RBMX binds to HIV-1 LTR promoter, and blocks the recruitment of host transcriptional factors, therefore, HIV-1 transcription is suppressed and viral latency is maintained. We propose two specific aims to test these novel hypotheses: 1) To investigate the mechanism of RBMX suppressing HIV-1 transcription and replication; 2) By using HIV-1 latently infected cells, to delineate the mechanism of RBMX regulating HIV-1 latency. Accomplishing the proposed studies will provide novel insights into the cellular mechanisms of modulating HIV-1 latency, and facilitate seeking for a new approach to overcome viral latency.

HIV-1建立潜伏不能被药物根除是当前AIDS治疗的难点之一。抑制HIV-1 LTR启动子驱动的前病毒DNA的转录是HIV-1维持潜伏的关键。宿主因素参与了前病毒DNA转录的调控。宿主蛋白RBMX属于核糖核蛋白家族成员，可调控转录。前期工作提示：1）RBMX抑制LTR驱动的前病毒DNA的转录和HIV-1的复制；2）RBMX结合在HIV-1 LTR区域的核小体上，抑制转录延伸；3）干涉RBMX，增强HIV-1潜伏激活。因此提出假说：RBMX与HIV-1 LTR启动子结合，阻断转录延伸因子的招募，抑制前病毒DNA的转录，维持HIV-1潜伏。从以下方面证明假设：1）分析RBMX结合HIV-1 LTR抑制转录的分子机制；2）利用HIV-1潜伏感染细胞，阐述RBMX对HIV-1潜伏感染的调控作用。期望通过揭示HIV-1潜伏机制, 探讨潜伏治疗新靶标。

HIV-1建立潜伏后不能被药物彻底根除是当前AIDS功能治疗的难点之一。抑制HIV-1 5端LTR启动子介导的前病毒DNA的转录是HIV-1维持潜伏的关键。鉴定介导和调控HIV-1 LTR激活和潜伏的宿主因子对于研发新的抗HIV-1治疗策略极为关键。核不均一性核糖核蛋白（hnRNPs）调控细胞的基因表达，发挥重要的生理功能，其家族成员已被发现可以通过感受病毒核酸，诱导细胞的抗病毒反应，表明hnRNPs的成员蛋白可能在HIV-1潜伏中发挥作用。本项目鉴定了hnRNPs家族成员RBMX是一个可以在CD4+T细胞中调控HIV-1 LTR转录激活的新的宿主限制因子。 机制研究表明，RBMX结合到HIV-1前病毒DNA的LRT的下游区域，并维持核小体上组蛋白H3上第九位赖氨酸的三甲基化修饰（H3K9me3），从而导致磷酸化的RNA聚合酶Ⅱ无法被招募到LTR上，从而阻碍HIV-1的转录延伸。因此，RBMX介导的HIV-1转录调节可通过抑制前病毒重激活维持HIV-1病毒潜伏。这些研究结果提供了宿主抗病毒限制因子调控HIV-1感染和潜伏的一种新机制，为HIV-1的功能治愈提供潜在的宿主细胞内的新靶标。. 另一方面，我们研究和评估了我国自2001到2017年17年间HIV-1耐药的水平，趋势和分布，并且分析了关键的耐药突变。我们发现我国整体的传播性耐药（TDR）和获得性耐药（ADR）水平分别为3.0%和44.7%。TDR和ADR的流行存在明显的地域差异，华中地区存在更严重的HIV-1耐药流行。 此外，发现核苷类抑制剂相关的HIV-1耐药突变M184V/I和非核苷类抑制剂相关的耐药突变K103N/S, Y181C/I 和G190A/S在我国HIV-1感染者中具有更高的流行比例，这些耐药突变可以造成抗病毒药物3TC，EFV和NVP的耐药。这些研究结果提示，每年采取多次病毒载量测定，优化抗病毒治疗方案以及采取必要的干预策略提高病人药物依从性将有助于我国的艾滋病防控。