HIV-1反义转录本AST通过表观遗传沉默机制抑制病毒转录并稳定潜伏状态的突破性研究

本研究针对HIV-1潜伏期逆转的临床挑战，揭示了病毒反义转录本（AST）通过招募PRC2复合体（Polycomb repressor complex 2）和宿主因子（如SMARCD2、PTBP1）形成多分子凝聚体，在CD4+ T细胞中抑制5′ LTR（长末端重复序列）的转录激活。通过结构域突变和蛋白质组学分析，明确了AST的U3结构域（含Y-rich基序）和B结构域（含G-quadruplex基序）的关键作用，为开发基于RNA的HIV治愈策略提供了新靶点。

　　

论文解读

HIV-1感染后建立的潜伏库是治愈艾滋病的主要障碍。尽管抗逆转录病毒疗法（ART）能控制病毒复制，但潜伏的前病毒仍能在免疫细胞中长期存在。目前"激活-清除"策略的临床试验效果有限，而通过表观遗传学手段永久沉默HIV-1转录的替代方案尚未充分探索。这一领域的关键挑战在于阐明潜伏调控的分子机制——特别是病毒自身编码的反义转录本（AST）如何通过染色质重塑影响病毒转录。

针对这一科学问题，来自国外研究机构的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表重要成果。研究人员通过构建AST结构域突变体，结合多组学分析，首次证实AST能通过双重机制稳定HIV-1潜伏状态：其5′端U3结构域与5′ LTR的DNA直接结合，而中段B结构域则招募PRC2等表观沉默复合物。更关键的是，在ART治疗者的原代CD4⁺ T细胞中，外源表达AST可抵抗组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如SAHA）和TCR激动剂诱导的潜伏逆转，为开发新型功能性治愈手段奠定基础。

关键技术方法
研究采用CD4⁺ T细胞（来自15例长期ART抑制的HIV感染者）和Jurkat E4潜伏感染细胞模型。通过慢病毒载体构建AST突变体库（含U3/Y-rich基序突变、B结构域G-quadruplex突变等），结合染色质RNA免疫沉淀（ChIRP）定位AST与5′ LTR的相互作用区域。利用链霉亲和素-RNA适配体（4×S1m）纯化技术联合质谱分析AST互作蛋白组。功能验证采用流式细胞术检测GFP报告基因、qPCR定量病毒RNA，以及染色质免疫沉淀（ChIP）分析H3K27me3修饰和RNA聚合酶II（Pol II）结合状态。

研究结果

AST与5′ LTR相互作用的结构基础
通过分段缺失实验发现，仅表达AST的5′端376nt片段（U3AST）会竞争性抑制内源性AST功能，导致潜伏逆转（GFP⁺细胞比例从4%升至15%）。关键的是，U3区域中两个嘧啶富集基序（Y1/Y2）的突变（pyrimidine含量从83%/86%降至50%/48%）完全破坏了AST与5′ LTR中Nuc-0/HS区域的结合（ChIRP-qPCR显示结合信号消失）。这表明AST通过"分子锚定"机制靶向病毒启动子。

PRC2招募的核心元件
在AST的B结构域（927-1476nt）中发现两个重叠的[G₃N_3–7]₄基序（QGRS评分38），其70nt缺失突变体（ASTmut70B）使EZH2结合效率降低3倍（RIP-qPCR），并导致H3K27me3在Nuc-1区域的沉积减少（ChIP-qPCR）。与此一致，SAHA处理后的ASTmut70B细胞表现出Pol II募集增加和潜伏逆转，证实G-quadruplex结构是PRC2依赖的表观沉默的关键开关。

AST超级复合物的组成
尺寸排阻色谱显示AST存在于>2.2 MDa的核内超大复合物中。蛋白质组学鉴定出48个特异性结合因子，包括染色质重塑因子（SMARCD1-3）、异染色质蛋白（HP1BP3）、RNA结合蛋白（PTBP1/hnRNPK）等。其中MATR3、TDP-43等已知参与X染色体沉默的因子被首次发现与HIV潜伏相关，提示AST可能通过相分离形成转录抑制凝聚体。

原代细胞的治疗潜力验证
在ART抑制者的CD4⁺ T细胞中，外源AST使SAHA/panobinostat诱导的病毒转录（gag RNA）降低5-10倍（p<0.002），且抗CD3/CD28刺激的激活效应被完全阻断。值得注意的是，内源性AST基线表达水平与病毒抑制程度呈正相关，证实其生理调控作用。

结论与展望
该研究系统阐明了AST作为"天然潜伏促进因子"的双重功能：通过U3结构域实现基因组定位，借助B结构域组装PRC2/宿主因子超级复合物，最终在5′ LTR建立抑制性染色质状态。这一发现不仅解释了HIV-1潜伏的分子基础，更提供了三种潜在干预策略——开发靶向Y-rich基序的竞争性抑制剂、设计G-quadruplex稳定剂增强沉默效应，或直接递送AST RNA实现表观遗传封锁。特别值得注意的是，AST在高度序列变异的临床毒株中仍保持功能保守性，使其成为极具前景的广谱治疗靶点。未来研究需在非人灵长类模型中验证AST的长期沉默效果，并优化其体内递送系统。