揭示宿主細胞中的兩種酶控制一種關鍵HIV蛋白水平機制

治療HIV感染的眾多挑戰之一是這種病毒能夠在細胞中保持潛伏狀態，悄悄地逃避免疫檢測，直到它突然毫無預警地咆哮并開始瘋狂地復制。在一項新的研究中，來自美國沙克生物研究所、斯克里普斯研究所和加州大學圣地亞哥分校的研究人員發現了一種被稱作JIB-04的小分子能夠破壞一種負責加速HIV復制的被稱作Tat的HIV蛋白。相關研究結果近期發表在PLoS Pathogens期刊上，論文標題為“SHMT2 and the BRCC36/BRISC deubiquitinase regulate HIV-1 Tat K63-ubiquitylation and destruction by autophagy”。

這種分子雖然毒性太強，不能用作HIV治療藥物，但它揭示了宿主細胞中能夠潛在地靶向Tat并阻止這種失控的復制過程的蛋白。這項研究也更廣泛地說明了一種強大的新型實驗室技術能夠更加準確地鑒定出哪些蛋白與藥物結合---這些信息往往是難以捕捉到的。

沙克生物研究所監管生物學實驗室教授Katherine Jones說，“Tat的水平決定了你是否能夠重新激活潛伏的病毒。盡管JIB-04不能用于臨床，但我們能夠利用它展示Tat水平如何由宿主細胞中的一對酶所決定的重要信息。鑒別出它們為潛在療法提供了新靶標。”

像所有病毒一樣，HIV-1（一種常見的HIV形式）入侵人體，并使用宿主自己的細胞機器來復制病毒遺傳物質并在細胞間進行傳播。在條件允許的情況下，Tat讓這種病毒復制高速運轉，這會讓這種細胞機器加速運轉一千倍。當Jones的研究團隊注意到他們測試的一種被稱作JIB-04的化合物導致Tat蛋白消失時，他們還研究了其他的HIV蛋白。

這種效果是引人注目的，但是JIB-04究竟如何導致Tat蛋白消失仍然是不清楚的。Jones尋求了沙克生物研究所質譜核心部門主管James Moresco的幫助。Moresco利用一種被稱作名為DiffPOP（differential precipitation of proteins, 即蛋白差異沉淀）的新方法鑒定藥物化合物的蛋白靶標。

Moresco說，“利用DiffPOP技術鑒定藥物/蛋白相互作用能夠獲得對HIV生物學特征的完全意想不到的見解。”

這些DiffPOP結果表明JIB-04與兩種宿主細胞的酶（SHMT2和BRCC36）結合，這兩種酶的作用是拯救將被靶向降解的蛋白。一些酶將對蛋白進行標記，表明這些蛋白是細胞“垃圾”；其他的酶移除這些標記，從而使得這些蛋白不會遭受破壞。Jones團隊猜測化合物JIB-04干擾了這些酶保護Tat蛋白的能力，從而使得細胞能夠破壞Tat并讓HIV病毒保持在潛伏狀態。

進一步的實驗證實了他們的猜測：在未用JIB-04處理但是利用分子方法這兩種酶失活的細胞中，Tat水平也下降了。此外，在用JIB-04處理的細胞中和在讓這兩種酶失活的細胞中，Tat蛋白被高水平地標記以便隨后遭受降解，這也表明這兩種酶負責移除降解標記。

論文**作者、沙克生物研究所助理研究員Muyu Xu 說，“基于這些現象，我們認為這種化合物可能實際上靶向這兩種酶。它可能還有其他的潛在靶標，但這兩種酶是其中之一。因此我們得出結論認為這兩種酶可能是調節細胞中Tat轉換的新因子。”

盡管抗病毒療法已將HIV感染從一種致命性疾病轉變為一種能夠進行控制的慢性疾病，但每日服用的藥物混合物對患有這種疾病的人來說是非常沉重的負擔。這些研究人員說，理解影響Tat穩定性的因子對控制這種病毒是至關重要的。