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TIM-家族蛋白可阻断HIV-1的释放

作者:admin 发表于:2014-08-27 点击:1233  保护视力色:
密苏里大学的研究人员已经发现,一个可帮助病毒进入细胞的蛋白家族,也有能力阻断HIV和其他病毒的释放。


科学探索

 
PNAS:TIM-家族蛋白可阻断HIV-1的释放
 

  这个人类细胞的显微镜图像显示了,细胞表面上的HIV-1颗粒的积累。(图片来源:密苏里州卫生系统大学)

 

  密苏里大学的研究人员已经发现,一个可帮助病毒进入细胞的蛋白家族,也有能力阻断HIV和其他病毒的释放。

  “这是个惊人的发现,不仅为我们提供了关于HIV感染,而且还有埃博拉和其他病毒感染的新见解,” 密苏里大学医学院的分子微生物学和免疫学系的副教授 Shan-Lu Liu医学博士说。

  这项研究发表于《PNAS》杂志上。Liu是这项研究的通讯作者,同时也是密苏里大学克里斯托弗·邦德学生命科学中心的一名研究员。

  据疾病控制和预防中心估计,目前已有一百多万美国人患有艾滋病。艾滋病,即获得性免疫缺陷综合征,其特点是免疫系统的渐进破坏。它是由人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)所引起的。

  当HIV-1或任何病毒感染一个细胞时,它就会进行复制然后传播给其他细胞。一种细胞蛋白质——T细胞免疫球蛋白与粘蛋白结构域,或TIM-1——先前已有研究表明,其能够促进一些高致病性病毒进入宿主细胞。现在,密苏里大学的研究人员已经发现,这种蛋白质也具有阻断HIV-1及埃博拉病毒释放的独特能力。

  “这项研究表明了,TIM蛋白质阻断病毒颗粒被释放,是通过被感染的细胞而不是把它们拴在细胞表面,” 哈佛医学院的Dana-Farber癌症研究所的医学副教授戈登·弗里曼博士说。(没有参与这项研究)“对于几个重要的包膜病毒包括艾滋病毒和埃博拉病毒来说,这是真的。我们也许可以利用这项发现,来减缓这些病毒的产生。”

  在Liu的指导下,Minghua Li,密苏里大学病理学领域项目的一名研究生,进行了一系列的实验,表明蛋白质能够抑制HIV的释放,从而减少病毒产生和复制。

  HIV-1主要攻击对人体的免疫系统至关重要的细胞,如T细胞。这些白细胞在人体免疫系统对抗感染中发挥重要的作用,但HIV-1却破坏这些细胞反击感染的能力。当病毒进入一个宿主细胞时,它感染该细胞并在里面进行复制,产生病毒颗粒,然后传播和感染其他的细胞。研究人员发现,当病毒颗粒试图从被感染的细胞中萌芽或离开时,位于细胞表面的TIM-家族蛋白可以与病毒颗粒表面上的脂质结合。

  这些脂质,被称为磷脂酰丝氨酸(PS)——正常情况下,存在于细胞膜的内侧,但在病毒感染时,可以暴露于外侧。当TIM-家族蛋白来与PS接触时,病毒颗粒就附属在宿主细胞上,从而阻断颗粒从细胞中释放。因为TIM-家族蛋白和PS是位于细胞和病毒颗粒表面上的,所以病毒颗粒彼此之间就会被堵,从而形成了积聚在宿主细胞表面上的病毒颗粒组成的网络,而不是被释放出来感染其他细胞。

  使用分子,生化和电子显微镜的方法,研究人员观察了人类细胞中的TIM和PS的相互作用。研究人员下一步将研究动物和患者中的TIM-家族蛋白的生物学意义,并确定一旦病毒颗粒积累,被感染的细胞的命运。

  “我们不是在下结论,认为这是一个消极的或积极的因素,” Liu说。“不过,这一发现进一步加强我们最终理解TIM家族蛋白的生物学和可能为今后抗病毒治疗开发新途径的目标。”(来源:生物帮)


  原文摘要:

TIM-family proteins inhibit HIV-1 release

Minghua Li, Sherimay D. Ablan, Chunhui Miao, Yi-Min Zheng, Matthew S. Fuller, Paul D. Rennert,Wendy Maury, Marc C. Johnson, Eric O. Freed and Shan-Lu Liu

  Accumulating evidence indicates that T-cell immunoglobulin (Ig) and mucin domain (TIM) proteins play critical roles in viral infections. Herein, we report that the TIM-family proteins strongly inhibit HIV-1 release, resulting in diminished viral production and replication. Expression of TIM-1 causes HIV-1 Gag and mature viral particles to accumulate on the plasma membrane. Mutation of the phosphatidylserine (PS) binding sites of TIM-1 abolishes its ability to block HIV-1 release. TIM-1, but to a much lesser extent PS-binding deficient mutants, induces PS flipping onto the cell surface; TIM-1 is also found to be incorporated into HIV-1 virions. Importantly, TIM-1 inhibits HIV-1 replication in CD4-positive Jurkat cells, despite its capability of up-regulating CD4 and promoting HIV-1 entry. In addition to TIM-1, TIM-3 and TIM-4 also block the release of HIV-1, as well as that of murine leukemia virus (MLV) and Ebola virus (EBOV); knockdown of TIM-3 in differentiated monocyte-derived macrophages (MDMs) enhances HIV-1 production. The inhibitory effects of TIM-family proteins on virus release are extended to other PS receptors, such as Axl and RAGE. Overall, our study uncovers a novel ability of TIM-family proteins to block the release of HIV-1 and other viruses by interaction with virion- and cell-associated PS. Our work provides new insights into a virus-cell interaction that is mediated by TIMs and PS receptors.