天然多态性对A1和D亚型中HIV-1整合酶结构及多替拉韦结合的影响

《Virology Journal》：Effect of naturally occurring polymorphisms on HIV-1 integrase structure and dolutegravir binding in subtypes A1 and D

　　

摘要

背景

多替拉韦（DTG）属于第二代整合酶链转移抑制剂（INSTI），因其高效力及较高的遗传抗性屏障，被推荐作为一线抗逆转录病毒治疗药物。然而，有研究表明，在非B亚型人群中，即便没有明显的DTG抗性突变，其疗效仍可能下降，这提示需要研究其他可能的抗性机制。本研究探讨了东非地区常见的HIV-1 A1和D亚型中自然存在的多态性对整合酶稳定性以及DTG结合能力的影响。

方法

我们分析了来自洛斯阿拉莫斯HIV序列数据库中未接受过抗逆转录病毒治疗的A1和D亚型个体的基因序列。首先构建了A1和D亚型的整合酶共识序列，随后利用SWISS-MODEL预测了HIV-1 A1和D亚型整合酶的3D结构。接着使用AutoDock Vina进行HIV-1整合酶与DTG的分子对接，并通过蛋白质-配体相互作用谱（PLIP）分析二者之间的相互作用情况。此外，还运用突变扫描矩阵（mCSM）评估了主要INSTI抗性突变对HIV-1整合酶-vDNA-Mg2?-DTG复合物稳定性的影响，同时用PRODIGY-LIG工具预测了DTG的结合能。

结果

与B亚型序列相比，我们在A1和D亚型的共识序列中发现了共计16种自然多态性。预测得到的A1和D亚型整合酶3D结构中，C末端结构域存在一段长度为229–235位的短螺旋结构，而这一结构在参考模板结构（PDB ID：8W34）中并未显示出来。通过对预测3D结构的分子对接分析，证实了不同亚型中INSTI的作用机制是一致的。DTG能够螯合整合酶活性位点处的Mg2?离子，这些离子由DDE基序中的D64、D116和E152位氨基酸负责协调，同时DTG还会与病毒DNA的末端腺嘌呤发生相互作用。稳定性分析表明，E138和G140位点的常见INSTI抗性突变会降低HIV-1整合酶-vDNA-Mg2?-DTG复合物的稳定性，而Y143和Q148位点的突变则能提升其稳定性。这些预测的稳定性变化为理解抗性相关突变的影响提供了结构层面的依据，但并非直接的药物抗性证据。

结论

HIV-1 A1和D亚型中存在的自然多态性并未显著改变整合酶的结构或DTG的结合机制；各类主要的INSTI抗性突变在不同亚型中引发的效应相似。这些研究结果表明，HIV-1整合酶与DTG相互作用的核心决定因素具有高度保守性，因此在以A1和D亚型为主的群体中，仍然可以选用基于DTG的治疗方案。