细胞蛋白Hsp60与SAHH作为HIV-1复制早期阶段负调控因子的作用机制研究

《Biochemistry (Moscow)》：Cellular Proteins Hsp60 and SAHH as Negative Regulators of the Early Stages of HIV-1 Replication

为应对HIV-1对靶向病毒蛋白药物日益严重的耐药性问题，研究人员聚焦病毒-宿主蛋白相互作用机制，开展针对HIV-1整合酶（IN）新型细胞伴侣蛋白的功能研究。通过体外共沉淀实验证实Hsp60和SAHH能与IN直接相互作用，基因敲低实验显示这两种蛋白通过抑制逆转录和整合步骤负调控HIV-1早期复制，为开发新型抗病毒策略提供了潜在靶点。

　　

随着人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）对现有抗病毒药物耐药性的不断增强，科学界将目光投向病毒与宿主细胞蛋白相互作用这一新兴研究领域。传统治疗方案主要靶向病毒自身的逆转录酶（RT）、整合酶（IN）和蛋白酶，但病毒快速变异导致的多药耐药株频发，使得开发作用于宿主细胞因子的新型抑制剂成为迫切需求。在这一背景下，HIV-1整合酶因其在病毒复制早期阶段的多重功能而备受关注，它不仅催化病毒DNA整合入宿主基因组，还参与逆转录和整合后修复过程，成为研究病毒-宿主相互作用的理想靶点。

近期研究发现，宿主细胞蛋白与HIV-1整合酶的相互作用网络异常复杂，已有20多种细胞蛋白被鉴定为IN的相互作用伴侣。其中，热休克蛋白60（Hsp60）和S-腺苷同型半胱氨酸水解酶（SAHH）通过交联共沉淀结合质谱技术被初步鉴定为IN的潜在新伴侣，但它们与IN的直接相互作用及其在HIV-1复制中的具体功能尚不明确。

在这项发表于《Biochemistry (Moscow)》的研究中，俄罗斯科学家团队通过系统的实验设计，首次证实了Hsp60和SAHH两种细胞蛋白作为HIV-1复制早期阶段负调控因子的关键作用。研究人员采用蛋白共沉淀、基因敲低、假病毒转导和病毒DNA形态定量分析等关键技术方法，深入解析了这些蛋白影响HIV-1复制的分子机制。

主要技术方法概述

研究使用HEK 293T人胚肾细胞系进行实验。通过原核表达系统制备重组GST标签人源蛋白和6His标签HIV-1 IN，采用体外共沉淀验证直接相互作用。利用siRNA转染实现Hsp60和SAHH的基因敲低，构建携带荧光素酶报告基因的HIV-1假病毒颗粒评估复制效率，通过定量PCR（qPCR）技术检测不同形式的病毒DNA水平。

Hsp60和SAHH与HIV-1整合酶的直接相互作用

研究人员首先通过体外实验验证了Hsp60和SAHH与HIV-1 IN的直接结合能力。如图1所示，GST标签的Hsp60、SAHH1和SAHH2蛋白均能与6His标签的IN发生特异性共沉淀，且结合强度随IN浓度增加而增强，确认了这些蛋白与IN的直接相互作用关系，排除了先前研究中可能存在的间接相互作用干扰。

基因敲低对HIV-1复制的影响

为探究Hsp60和SAHH的生物学功能，研究团队在HEK 293T细胞中分别敲低这两种蛋白后，用HIV-1基伪病毒进行转导。结果显示，Hsp60敲低使荧光素酶活性增加1.9±0.4倍，SAHH敲低使活性增加1.65±0.11倍，表明这两种蛋白对HIV-1复制起抑制作用。

为进一步确定作用阶段，研究人员在病毒完成早期复制后敲低目标蛋白，发现对报告基因表达无显著影响（图2b），证明Hsp60和SAHH特异性作用于HIV-1复制早期阶段，而非影响整合后原病毒的转录活性。

病毒DNA不同形态的定量分析

通过qPCR技术定量分析病毒DNA的不同形态，研究揭示了两种蛋白的作用机制差异。SAHH敲低使总HIV-1 DNA水平提高1.47±0.14倍，表明其影响逆转录过程；而Hsp60敲低对总DNA无显著影响，但使整合DNA水平提高1.6±0.3倍（图3a,b），说明其主要抑制整合步骤。两种敲低均未对整合后修复效率产生显著影响。

作用机制探讨

Hsp60作为分子伴侣，其主要功能是协助蛋白质正确折叠。研究表明，Hsp60与IN催化结构域（残基48-212）结合，低浓度时促进IN活性，高浓度时则因过度结合而抑制其功能。在细胞环境中，Hsp60可能通过类似机制干扰IN的整合功能，从而负调控HIV-1复制。

SAHH是高度保守的代谢酶，催化S-腺苷同型半胱氨酸水解反应。本研究首次发现SAHH通过影响IN与RT的相互作用而干扰逆转录过程。之前研究表明IN与RT直接相互作用对逆转录至关重要，SAHH可能与IN结合后阻碍了这一相互作用，从而抑制病毒复制。

研究意义与展望

该研究不仅确认了Hsp60和SAHH作为HIV-1复制新型负调控因子的地位，还精确阐明了它们分别作用于整合和逆转录阶段的具体机制。这些发现为理解病毒-宿主相互作用网络提供了新视角，为开发针对宿主因子的新型抗HIV策略奠定了理论基础。尤其值得关注的是，针对宿主因子的疗法可能具有更高遗传屏障，减少耐药性产生的风险。

未来研究可进一步解析IN与这些蛋白相互作用的精确结构基础，探索小分子抑制剂开发的可行性，并评估在多重耐药HIV-1毒株中的治疗潜力。此外，研究建立的实验方法也为研究其他病毒-宿主相互作用提供了可借鉴的技术路线。