SAMHD1通过线粒体通路增强HIV-1感染诱导的单核细胞凋亡机制研究

这篇研究揭示了SAMHD1（含SAM和HD结构域的蛋白1）通过上调促凋亡蛋白BIK表达、降低线粒体膜电位（Δψm）并促进细胞色素c（Cyto c）释放，从而增强HIV-1感染单核细胞THP-1和U937的线粒体凋亡通路。该发现为理解HIV-1感染中免疫细胞凋亡的调控机制提供了新视角，并提示SAMHD1在病毒致病性与宿主防御中的双重作用。

　　

SAMHD1增强HIV-1诱导的单核细胞凋亡

引言
SAMHD1作为dNTP三磷酸水解酶，通过降低细胞内dNTP水平抑制HIV-1在非分裂细胞中的复制。尽管已知其能促进自发凋亡，但SAMHD1在HIV-1诱导凋亡中的作用机制尚不明确。本研究聚焦于SAMHD1如何通过线粒体通路调控HIV-1感染单核细胞的凋亡过程。

结果

1. 内源性SAMHD1增强THP-1细胞的HIV-1诱导凋亡
在单周期HIV-1-Luc/VSV-G感染的THP-1细胞中，SAMHD1敲除（KO）显著降低了凋亡标志物PARP和caspase 3/7的切割水平（2-4天感染后）。流式细胞术显示，SAMHD1表达使感染细胞的凋亡率提高2.1倍，而NVP（逆转录酶抑制剂）部分抑制此效应。值得注意的是，SAMHD1在感染细胞和未感染的旁观者细胞中均促进凋亡，且对后者的影响更显著。

2. SAMHD1回补恢复凋亡增强表型
在SAMHD1敲除的THP-1细胞中重新表达SAMHD1（KI），可恢复HIV-1诱导的PARP切割和caspase 3/7活性至对照细胞水平，证实其功能特异性。

3. 野生型HIV-1与caspase抑制剂的验证
复制型HIV-1_NL4-3
感染实验中，SAMHD1表达同样增强凋亡（4-6天感染后峰值）。caspase 3/7抑制剂Z-DEVD-FMK可逆转该效应，表明凋亡依赖caspase通路。

4. 细胞分化状态决定SAMHD1功能差异
在PMA分化的巨噬细胞样THP-1和U937中，SAMHD1通过抑制HIV-1复制（降低Gag表达）间接减少凋亡，与其在未分化单核细胞中的促凋亡作用形成对比，提示病毒复制效率是凋亡调控的关键因素。

5. 线粒体通路机制解析
JC-1染色显示，SAMHD1降低线粒体膜电位（Δψm），且HIV-1感染加剧此效应（THP-1 Ctrl细胞Δψm下降10倍，KO细胞仅2.8倍）。亚细胞分级实验证实，SAMHD1促进Cyto c从线粒体释放至胞质，激活凋亡小体。

6. BIK的核心调控作用
蛋白质组学分析发现，SAMHD1特异性上调促凋亡蛋白BIK（而非BCL-2、BAX等）的表达，且此调控发生在mRNA水平。BIK敲除实验显示，其在SAMHD1依赖的线粒体去极化和凋亡中起关键作用——BIK缺失使THP-1 Ctrl细胞的凋亡率从35.2%降至26.3%，但对SAMHD1 KO细胞无显著影响。

讨论
本研究首次阐明SAMHD1通过BIK-线粒体轴增强HIV-1感染单核细胞的凋亡。这一机制在未分化细胞中尤为显著，而分化巨噬细胞中SAMHD1的病毒限制功能占主导。值得注意的是，HIV-1蛋白Vpr可能通过线粒体靶向参与此过程，但SAMHD1与BIK无直接互作，提示存在未知中介因子。未来研究需探索SAMHD1 dNTP水解酶活性是否参与凋亡调控，以及该通路在CD4⁺
T细胞等原代免疫细胞中的作用。

材料与方法
实验采用CRISPR/Cas9构建基因编辑细胞系，通过流式细胞术、Western blot、亚细胞分级和qRT-PCR等技术验证表型。病毒培养使用VSV-G假型HIV-1和野生型HIV-1_NL4-3
，感染效率通过荧光素酶报告基因或GHOST/R5/X4细胞滴定法测定。