HIV蛋白酶抑制剂与gp41胞质尾区结合阻断HIV侵入的新机制研究

HIV protease inhibitor is a major contributor of antiretroviral therapies. According to the latest finding, HIV protease inhibitors not only block the activity of HIV protease, but also unexpectedly hinder the HIV fusion with host cells, which indicates that there are other target sites for HIV protease inhibitors. The applicant has proved that HIV protease inhibitors can bind to gp41 cytoplasmic tail region, tentatively identified the binding site of HIV protease inhibitors, and demonstrated that inhibitor binding prevented the function of gp41 in membrane fusion. This grant proposal is aimed at verifying the HIV protease inhibitor targeting residues at the gp41 cytoplasmic tail, studying the inhibitory efficacy of HIV protease inhibitors on the membrane fusion between viruses and host cells, and exploring the mechanism of inhibition based on the conformational change of gp41. The outcome of this project could promote the novel clinical application of HIV protease inhibitor usage and AIDS treatments.

HIV蛋白酶抑制剂是抗逆转录病毒治疗中贡献最大的组成部分。近来研究发现，HIV蛋白酶抑制剂除了抑制HIV蛋白酶，还意外地在HIV的细胞穿入环节抑制病毒，即存在其他的药物作用靶点。申请人前期研究证明了HIV蛋白酶抑制剂可与HIV包膜蛋白的gp41胞质尾区结合，并初步鉴定了结合位点；结合抑制剂后，gp41介导的膜融合功能受阻。本研究拟进一步验证HIV蛋白酶抑制剂与gp41胞质尾区结合的关键位点；研究HIV蛋白酶抑制剂对病毒与宿主细胞膜融合的抑制效果；并使用荧光蛋白技术，从包膜蛋白构象变化角度，进一步研究HIV蛋白酶抑制剂阻碍病毒与靶细胞膜融合的机制。研究成果可为HIV蛋白酶抑制剂类药物的应用和艾滋病临床治疗提供新思路。

HIV蛋白酶抑制剂原本设计用于通过结合HIV蛋白酶而阻断病毒的gag-pol多蛋白的成熟，然而，由于HIV蛋白酶抑制剂的脱靶效应，这类化合物还意外地存在其他药物作用靶点，并且抑制了病毒与靶细胞的融合。本课题研究证明HIV蛋白酶抑制剂可与HIV包膜蛋白的gp41胞质尾区结合，并以分子对接手段分析了HIV蛋白酶抑制剂与gp41胞质尾区结合的关键位点；结合HIV蛋白酶抑制剂后，gp41介导的膜融合功能受阻；使用分裂荧光蛋白技术，从包膜蛋白gp41三聚体构象变化角度，初步揭示HIV蛋白酶抑制剂阻碍病毒与靶细胞膜融合的机制。上述研究发现可为靶向HIV gp41蛋白的抑制剂设计提供思路。此外，由于AIDS患者常存在服用甲基苯丙胺的情况，且HIV蛋白酶抑制剂与甲基苯丙胺都由细胞色素P450代谢，因此，本课题也研究了这两种化合物协同的毒性作用，并初步鉴定了参与协同细胞毒性的基因。