PADI4介导的组蛋白H3瓜氨酸化激活HIV-1转录：揭示病毒潜伏调控新机制

本研究针对HIV-1潜伏库难以清除的临床难题，发现蛋白精氨酸脱亚胺酶4（PADI4）通过催化组蛋白H3（H3cit）瓜氨酸化促进病毒转录的分子机制。研究人员通过横断面临床研究（n=31）和细胞模型证实，PADI4抑制剂GSK484可抑制T细胞激活后的病毒再激活，尤其在未接受抗逆转录病毒治疗（ART）的病毒血症患者中效果显著。该研究首次阐明H3cit通过干扰异染色质蛋白1α（HP1α）与H3K9me3结合，阻止HIV-1启动子异染色质化，为靶向表观遗传调控清除潜伏库提供新策略。

　　

HIV-1感染后形成的潜伏病毒库是治愈艾滋病的主要障碍。尽管抗逆转录病毒治疗（ART）能有效控制病毒复制，但潜伏感染的CD4⁺ T细胞仍长期存在。这些细胞中的前病毒DNA可随时重新激活，导致治疗中断后病毒反弹。目前对潜伏调控机制的理解仍不完善，特别是表观遗传修饰如何影响病毒转录的关键环节尚未阐明。

瑞典卡罗林斯卡医学院的Luca Love、Bianca B. Jütte和J. Peter Svensson团队在《Nature Communications》发表的研究，揭示了蛋白精氨酸脱亚胺酶4（PADI4）介导的组蛋白H3瓜氨酸化（H3cit）在HIV-1转录激活中的核心作用。通过横断面临床研究（14例病毒血症患者vs 17例长期ART患者）结合多种细胞模型，研究人员发现PADI4催化产生的H3cit能阻止HIV-1启动子区域形成抑制性染色质结构，从而维持病毒转录活性。

研究采用的关键技术包括：1）原代CD4⁺ T细胞离体培养与病毒RNA定量分析；2）染色质免疫沉淀（ChIP）和CUT&Tag技术绘制H3cit全基因组分布；3）基于锌指蛋白的邻近连接实验（PLA-ZFP）检测蛋白-DNA相互作用；4）染色质可及性分析和核小体重定位实验；5）CRISPR干扰和shRNA基因敲降验证靶点特异性。

PADI4刺激HIV-1转录
在病毒血症患者的CD4⁺ T细胞中，PADI4抑制剂GSK484使PMA/离子霉素（PMAi）诱导的病毒RNA释放降低50%（p<0.01）。细胞模型显示，PADI4表达随T细胞激活上调，其抑制导致HIV-1启动子区域染色质压缩，伴随异染色质标记H3K9me3和HP1α富集。

组蛋白H3瓜氨酸化的功能定位
CUT&Tag技术揭示H3cit在HIV-1长末端重复序列（LTR）的核小体nuc-0和nuc-1位点动态分布。激活状态下，H3cit8和H3cit17修饰特异性增加，干扰HP1α与H3K9me3结合（p<0.001）。染色质可及性实验证实GSK484处理使HIV-1启动子区域核酸酶敏感性降低30%。

基因组整合偏好性
对467个HIV-1整合位点的分析显示，活跃转录的前病毒更倾向位于H3cit标记的基因组区域（p<0.001）。这类整合位点的染色质呈现开放状态，且不易被HUSH复合体（含TASOR亚基）沉默。

表观遗传调控机制
在KRAB-ZFP诱导的异染色质模型（2C10细胞）中，PADI4抑制使HP1α招募效率提高3倍。该效应部分依赖HUSH复合体，但60%的转录抑制源于H3cit8直接阻碍HP1α结合。

这项研究首次阐明PADI4-H3cit轴通过双重机制调控HIV-1潜伏：1）维持整合位点染色质开放状态；2）阻断异染色质形成。该发现为开发靶向表观遗传的"激活并杀灭"策略提供新靶点——针对病毒血症患者使用PADI4抑制剂，可能减少具有再激活潜力的潜伏库细胞数量。研究还提示，整合位点的表观遗传特征可作为预测前病毒活性的生物标志物，为个体化治疗提供依据。

值得注意的是，H3cit在T细胞受体基因等免疫相关位点也发挥调控作用，表明PADI4可能是连接免疫激活与病毒转录的枢纽分子。未来研究需在动物模型中验证GSK484的体内效果，并探索其与现有潜伏逆转剂的协同作用。