HIV基因组及其编码蛋白

HIV基因组及其编码的蛋白质,姓名：学号：,基因组,蛋白质,决定,HIV基因组结构,美国北卡罗来纳大学的研究人员利用一种新的成像技术，首次破译出了完整的艾滋病病毒（HIV）基因组结构。由此，为科学家更深入地研究HIV提供了可能，也为新型抗艾滋病药物的研发指明了方向。该研究结果刊登于 2009年8 月6 日出版的自然杂志上。,1、HIV基因组结构的破译,兰 幽 蝶,基因组为两条相同的RNA单链，每条单链含有9749核酸，每条RNA链长约9.7kb，两条链的5端借氢键形成二聚体。与其他逆转录病毒相同，HIV的基因结构从5端到3端依次为5LTR-gag-pro-pol-env-3LTR。5端有帽状结构m7G5ppp5GmpNp，3端有polyA序列。,2、HIV基因组的具体结构,gap:结构蛋白编码区 pro:蛋白编码区Pol:具多种酶活性的蛋白编码区 env：外膜蛋白,调节基因,结构基因,基因组由结构基因和调节基因等组成。,还有4个基因：（1）vif基因（病毒感染因子）、在一些细胞因子协同下，促进HIV在细胞内复制。（2）vpr基因（R蛋白）、能使HIV在巨噬细胞中增殖。（3）vpu基因（u蛋白）、促进HIV-1从细胞膜上释放，仅在HIV-l中。（4）vpx基因（X蛋白）、是HIV-2在淋巴细胞和巨噬细胞增殖进所必需，能促进病毒粒子的形成，仅存在于HIV-2中。,此外，为了 最大程度地使 用有限的基因，HIV-I基因编码区有很多重叠，尤其是在其基因组的3末端。部分基 因(tat，rev)没有单独的编码区，见图：,HIV具有独特的病毒颗粒结构，其核心为棒状(或截头圆锥状)，它的结构蛋白主要由4组基因编码。gag基因编码病毒的核心蛋白，翻译时先形成一个分子量大约是55kD的前体蛋日(p55)，然后在HIV蛋白酶的作用下裂解成p17、p24、p15三个蛋白质。p24和p17分别参与构成HIV颗粒的内壳和内膜，p15进一步裂解成与病毒RNA结合的核壳蛋白p9和p7。pol基因编码病毒复制所需的酶类，其中p66蛋白为逆转录酶，p32蛋白则为整合酶(integrase，INT)。,HIV编码的蛋白质及其主要功能,1 、主要蛋白质,从pol和gag基因重叠区内起始的一段序列为pro基因，它编码蛋白酶p22，p22在裂解上述HIV蛋白前体形成终末成熟蛋白的过程中起着主要作用。env基因先编码出一个 88 kD的蛋白质，经糖基化后分子量增至 160kD，这就是HIV包膜糖蛋白前体gP160。该前体蛋白在蛋白酶作用下被切割成gp120和gp41。,gp120暴露于病毒包膜之外称外膜蛋白，感染细胞时可与细胞的CD4受体蛋白相结合；gp41称跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂质中的部分。当gp120与CD4受体结合后，其构象改变导致与gP41分离，暴露出的gp41可插入细胞膜，造成膜融合，致使病毒核心被导入细胞。HIV蛋白及其功能见下表。,2、蛋白质功能,HIVl 的gp160由845870个氨基酸组成，在511位被蛋白酶裂解为gpl20和gp41。二者的氨基端以非共价键的其他分子作用力结合在一起。gp120有24个糖基化位点，其糖基化是gp120与CD4受体结合所必须的。经过重配和突变实验，现已定位多个gpl60蛋白功能区。以HIV1B株BH10克隆的gp160为例，其中最重要的是：刺激中和抗体产生的功能区：这些功能区包括V3区的主要中和决定簇(principal neutralizing determinant，PND)，即第 301324位的环状肽段(V3肽)，以及若干个较弱的决定簇，其中有两个位于gp41的肽段(616632和724751)。,HIV膜蛋白的主要功能区,1、主要功能区,T淋巴细胞决定簇：两个辅助性T淋巴细胞(TH细胞)决定簇 T2和 T1分别位于 105117的C1区和 421436的C4区；一个主要细胞毒性T细胞(CTL)决定簇位于308322，与V3环部分重叠；4个弱CTL决定簇中有3个在gp41肽段。与CD4受体结合区：该区位于423437位(C4区)，此外C3和C5区也有作用。,上述各功能发挥作用还是依赖于整个分子特定的空间构象。下图中标示了gp160上分别与gp120、gp41相互作用、膜融合及膜锚定等功能有关的区段。,2、功能区的相互关系,Slow Roasted,现已表明，gp120与CD4的相互作用主要是由gp120的 C4和 C3、 C5与 CD4的 V1和 V2区介导的，其结合常数为 4 X 10-9molL。CCR5分子