HIV基因組及其編碼蛋白

1、HIVHIV基因組及其編碼的蛋白質(zhì)基因組及其編碼的蛋白質(zhì)姓名：姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：基因組蛋白質(zhì)決定HIV基因組結(jié)構(gòu)基因組結(jié)構(gòu)1HIV編碼的蛋白質(zhì)及其主要功能編碼的蛋白質(zhì)及其主要功能2HIV膜蛋白的主要功能區(qū)膜蛋白的主要功能區(qū)3HIV基因組結(jié)構(gòu)基因組結(jié)構(gòu) 美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)的研究人員利用美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)的研究人員利用一種新的成像技術(shù)，首次破譯出了完整一種新的成像技術(shù)，首次破譯出了完整的艾滋病病毒（的艾滋病病毒（HIV）基因組結(jié)構(gòu)。）基因組結(jié)構(gòu)。由此，為科學(xué)家更深由此，為科學(xué)家更深入地研究入地研究HIV提供了提供了可能，也為新型抗艾可能，也為新型抗艾滋病藥物的研發(fā)指明滋病藥物的研發(fā)指明了方向。該研

2、究結(jié)果了方向。該研究結(jié)果刊登于刊登于 2009年年8 月月6 日出版的日出版的自然自然雜雜志上。志上。1、HIV基因組結(jié)構(gòu)的破譯基因組結(jié)構(gòu)的破譯蘭蘭 幽幽 蝶蝶 基因組為兩條相同的基因組為兩條相同的RNA單單鏈，每條單鏈含有鏈，每條單鏈含有9749核酸，核酸，每條每條RNA鏈長(zhǎng)約鏈長(zhǎng)約9.7kb，兩條，兩條鏈的鏈的5端借氫鍵形成二聚體。端借氫鍵形成二聚體。與其他逆轉(zhuǎn)錄病毒相同，與其他逆轉(zhuǎn)錄病毒相同，HIV的基因結(jié)構(gòu)從的基因結(jié)構(gòu)從5端端到到3端依次為端依次為5LTR-gag-pro-pol-env-3LTR。5端有帽狀結(jié)構(gòu)端有帽狀結(jié)構(gòu)m7G5ppp5GmpNp，3端有端有polyA序列。序列。2

3、、HIV基因組的具體結(jié)構(gòu)基因組的具體結(jié)構(gòu)gap:結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū) pro:蛋白編碼區(qū)蛋白編碼區(qū)Pol:具多種酶活性的蛋白編碼區(qū)具多種酶活性的蛋白編碼區(qū) env：外膜蛋白：外膜蛋白LOGO基因組基因組tat基因基因rev基因基因nef基因基因 gag基因基因pol基因基因 env基因基因 調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因基因組由結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因等組成?；蚪M由結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因等組成。LOGO還有還有4個(gè)基因：個(gè)基因：（1）vif基因（病毒感染因子）、在一些細(xì)胞基因（病毒感染因子）、在一些細(xì)胞因子協(xié)同下，促進(jìn)因子協(xié)同下，促進(jìn)HIV在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。（2）vpr基因（基因（

4、R蛋白）、能使蛋白）、能使HIV在巨噬細(xì)在巨噬細(xì)胞中增殖。胞中增殖。（3）vpu基因（基因（u蛋白）、促進(jìn)蛋白）、促進(jìn)HIV-1從細(xì)胞從細(xì)胞膜上釋放，僅在膜上釋放，僅在HIV-l中。中。（4）vpx基因（基因（X蛋白）、是蛋白）、是HIV-2在淋巴細(xì)在淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞增殖進(jìn)所必需，能促進(jìn)胞和巨噬細(xì)胞增殖進(jìn)所必需，能促進(jìn)病毒粒子的形成，僅存在于病毒粒子的形成，僅存在于HIV-2中。中。 此外，為了此外，為了 最大程度地使最大程度地使 用有限的基用有限的基因，因，HIV-I基因編碼區(qū)有很多重疊，尤其基因編碼區(qū)有很多重疊，尤其是在其基因組的是在其基因組的3末端。部分基末端。部分基 因因(tat，r

5、ev)沒(méi)有單獨(dú)的編沒(méi)有單獨(dú)的編碼區(qū)，見(jiàn)圖：碼區(qū)，見(jiàn)圖：LOGOLOGO HIVHIV具有獨(dú)特的病毒顆粒結(jié)構(gòu)，其核具有獨(dú)特的病毒顆粒結(jié)構(gòu)，其核心為棒狀心為棒狀( (或截頭圓錐狀或截頭圓錐狀) )，它的結(jié)構(gòu)蛋，它的結(jié)構(gòu)蛋白主要由白主要由4 4組基因編碼。組基因編碼。gaggag基因編碼病基因編碼病毒的核心蛋白，翻譯時(shí)先形成一個(gè)分子毒的核心蛋白，翻譯時(shí)先形成一個(gè)分子量大約是量大約是55kD55kD的前體蛋日的前體蛋日(p55)(p55)，然后，然后在在HIVHIV蛋白酶的作用下裂解成蛋白酶的作用下裂解成p17p17、p24p24、p15p15三個(gè)蛋白質(zhì)。三個(gè)蛋白質(zhì)。p24p24和和p17p17分別參

6、與構(gòu)分別參與構(gòu)成成HIVHIV顆粒的內(nèi)殼和內(nèi)膜，顆粒的內(nèi)殼和內(nèi)膜，p15p15進(jìn)一步進(jìn)一步裂解成與病毒裂解成與病毒RNARNA結(jié)合的核殼蛋白結(jié)合的核殼蛋白p9p9和和p7p7。polpol基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類(lèi)，基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類(lèi)，其中其中p66p66蛋白為逆轉(zhuǎn)錄酶，蛋白為逆轉(zhuǎn)錄酶，p32p32蛋白則為蛋白則為整合酶整合酶(integrase(integrase，INT)INT)。1 、主要蛋白質(zhì)、主要蛋白質(zhì)LOGO 從從pol和和gag基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為pro基因，它編碼蛋白酶基因，它編碼蛋白酶p22，p22在裂解上述在裂解上述HIV蛋白前體

7、形成終末成熟蛋白的過(guò)程中起著主蛋白前體形成終末成熟蛋白的過(guò)程中起著主要作用。要作用。env基因先編碼出一個(gè)基因先編碼出一個(gè) 88 kD的蛋白質(zhì)，的蛋白質(zhì)，經(jīng)糖基化后分子量增至經(jīng)糖基化后分子量增至 160kD，這就是，這就是HIV包膜包膜糖蛋白前體糖蛋白前體gP160。該前體蛋白在蛋白酶作用下。該前體蛋白在蛋白酶作用下被切割成被切割成gp120和和gp41。LOGO gp120暴露于病毒包膜之外稱(chēng)外膜蛋白，暴露于病毒包膜之外稱(chēng)外膜蛋白，感染細(xì)胞時(shí)可與細(xì)胞的感染細(xì)胞時(shí)可與細(xì)胞的CD4受體蛋白相結(jié)合；受體蛋白相結(jié)合；gp41稱(chēng)跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂質(zhì)中的稱(chēng)跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂質(zhì)中的部分。當(dāng)

8、部分。當(dāng)gp120與與CD4受體結(jié)合后，其構(gòu)象受體結(jié)合后，其構(gòu)象改變導(dǎo)致與改變導(dǎo)致與gP41分離，暴露出的分離，暴露出的gp41可插可插入細(xì)胞膜，造成膜融合，致使入細(xì)胞膜，造成膜融合，致使病毒核心被導(dǎo)入細(xì)胞。病毒核心被導(dǎo)入細(xì)胞。HIV蛋白及其功能見(jiàn)下表。蛋白及其功能見(jiàn)下表。 2、蛋白質(zhì)功能、蛋白質(zhì)功能LOGOLOGO HIVl 的的gp160由由845870個(gè)氨基酸組成，在個(gè)氨基酸組成，在511位被蛋位被蛋白酶裂解為白酶裂解為gpl20和和gp41。二者的氨基端以非共價(jià)鍵的其他分。二者的氨基端以非共價(jià)鍵的其他分子作用力結(jié)合在一起。子作用力結(jié)合在一起。gp120有有24個(gè)糖基化位點(diǎn)，其糖基化是個(gè)

9、糖基化位點(diǎn)，其糖基化是gp120與與CD4受體結(jié)合所必須的。經(jīng)過(guò)重配和突變實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已受體結(jié)合所必須的。經(jīng)過(guò)重配和突變實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已定位多個(gè)定位多個(gè)gpl60蛋白功能區(qū)。以蛋白功能區(qū)。以HIV1B株株BH10克隆的克隆的gp160為例，其中最重要的是：為例，其中最重要的是：刺激中和抗體產(chǎn)生的功能區(qū)：這些功能區(qū)包括刺激中和抗體產(chǎn)生的功能區(qū)：這些功能區(qū)包括V3區(qū)的主要區(qū)的主要中和決定簇中和決定簇(principal neutralizing determinant，PND)，即，即第第 301324位的環(huán)狀肽段位的環(huán)狀肽段(V3肽肽)，以及若干個(gè)較弱的決定簇，以及若干個(gè)較弱的決定簇，其中有兩個(gè)位于其中有

10、兩個(gè)位于gp41的肽段的肽段(616632和和724751)。HIV膜蛋白的主要功能區(qū)膜蛋白的主要功能區(qū)1、主要功能區(qū)、主要功能區(qū)LOGOT淋巴細(xì)胞決定簇：兩個(gè)輔助性淋巴細(xì)胞決定簇：兩個(gè)輔助性T淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞(TH細(xì)胞細(xì)胞)決定簇決定簇 T2和和 T1分別位于分別位于 105117的的C1區(qū)和區(qū)和 421436的的C4區(qū)；一個(gè)主要細(xì)胞毒性區(qū)；一個(gè)主要細(xì)胞毒性T細(xì)胞細(xì)胞(CTL)決定簇位決定簇位于于308322，與，與V3環(huán)部分重疊；環(huán)部分重疊；4個(gè)弱個(gè)弱CTL決定簇中決定簇中有有3個(gè)在個(gè)在gp41肽段。肽段。與與CD4受體結(jié)合區(qū)：該區(qū)位于受體結(jié)合區(qū)：該區(qū)位于423437位位(C4區(qū)區(qū))，此外此外C3和和C5區(qū)也有作用。區(qū)也有作用。LOGO 上述各功能發(fā)揮作用還是依賴(lài)于整個(gè)分子上述各功能發(fā)揮作用還是依賴(lài)于整個(gè)分子特定的空間構(gòu)象。下圖中標(biāo)示了特定的空間構(gòu)象。下圖中標(biāo)示了gp160上分上分別與別與gp120、gp41相互作用、膜融合相互作用、膜融合及膜錨定等功能有關(guān)的區(qū)段。及膜錨定等功能有關(guān)的區(qū)段。 2、功能區(qū)的相互關(guān)系、功能區(qū)的相互關(guān)系現(xiàn)已表明，現(xiàn)已表明，gp120與與CD4的相互的相互作用主要是由作用主要是由gp120的的 C4和和 C3、 C5與與 CD4的的 V1和和 V2區(qū)介導(dǎo)的，區(qū)介導(dǎo)的，其結(jié)合常數(shù)為其結(jié)合