首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 皮肤性病科论文 > 性传播疾病论文 > HIV-1复制在MicroRNAs应用下的调节作用和发展研究

HIV-1复制在MicroRNAs应用下的调节作用和发展研究

2020-06-30 259 上传者：管理员

摘要：微小核糖核酸(miRNAs)一种非编码小RNAs，在1型艾滋病病毒(HIV-1)感染的发展和转归中发挥重要作用。miRNAs通过直接作用于HIV RNA，或者通过间接调节细胞辅助因子和抗病毒因子抑制病毒复制，miRNAs也可以通过调节T细胞活化促进HIV感染。本文主要回顾在HIV-1感染者体内，异常表达的miRNAs通过多种途径促进病毒感染或者维持潜伏感染，及在感染过程中的生物调节作用。进一步研究miRNAs及其作用靶点在HIV-1感染者体内的作用可能为抗病毒治疗开启一个新的窗口。

关键词：
1型艾滋病病毒感染
微小核糖核酸
性传播疾病
抗病毒治疗
潜伏感染
加入收藏

微小核糖核酸(microRNAs,miRNAs)是表达极为广泛的一种微小RNA，由22～25个核苷酸组成，是经RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ转录，又被Drosha和Dicer酶裂解衍生而来的。miRNAs可以调节细胞的分化、增殖、新陈代谢、免疫应答、细胞凋亡等，几乎所有的细胞通路都离不开miRNAs的调控。计算生物学技术和测序技术的发展，使miRNAs的鉴定和其靶mRNA的筛选上升成为研究热点。miRNAs的“种子序列”和靶m RNA通过互补结合方式发挥抑制作用，但miRNAs识别靶m RNA序列的特异性并不是很高。如果miRNAs与靶mRNA完全互补结合，那么就会导致mRNA被降解，如果二者是部分互补结合，则引起靶m RNA的翻译抑制。正由于miRNAs和靶m RNA部分互补结合作用这一特点，所以预计每个miRNAs能调节超过200个基因的表达[1]。反之，多个miRNAs也可以结合同一个位点，发挥不同作用。目前，人类基因组已经发现超过1 800多种miRNAs[2]，除了Y染色体，这些miRNAs随机分布在所有染色体中。

1、病毒编码miRNAs

通常，病毒只能编码非常有限的遗传信息，他们要依靠宿主细胞完成病毒复制，宿主细胞在病毒复制的不同阶段都担任着重要角色。病毒感染的细胞通路和miRNAs调节的细胞通路存在很大的重叠，miRNAs在病毒感染的各个环节都起调节作用。病毒本身也可以编码多种miRNAs，通过编码自身miRNAs，改变靶m RNA的转录和翻译，改变机体免疫应答，使机体的免疫环境更适合病毒复制及生存。目前，已经发现十几种病毒可以编码自身miRNAs，其中HIV-1编码的miRNAs备受关注[3]。Klase Z等[4]研究发现了转录激活应答原件（short transactivation response element,TAR)来源的miRNAs。HIV-1 TAR和Tat结合后，能高效上调HIV的转录，TAR具有一段类似miRNAs前体的短的茎环结构，可以被Dicer裂解，产生TAR miRNAs，并和Ago等组成RNA诱导沉默复合体，在RNA沉默中发挥作用。而且，TAR miRNAs可以通过调节促凋亡和抑凋亡的酶CASP8和Aiolos的翻译，影响病毒存活和凋亡的平衡[5,6]。

miR-H3是另一种很稀少的HIV-1编码的miRNAs,miR-H3和HIV-1的5'LTR结合，增强HIV-1的核心启动子的活性，促进病毒复制，而这一过程只需要很少量的miR-H3参与。另外，miR-H3可以通过促进RNA聚合酶Ⅱ和TBP(TATA box binding protein）的协同作用，上调HIV-1的转录。这一过程中产生的siRNA和HIV-1 TATA启动子结合后，可以消除静息状态下CD4+T淋巴细胞（简称CD4细胞）内病毒的潜伏状态，激活HIV-1病毒的活性[7]。miR-H3的过表达是HIV-1复制和活化的催化剂。

2、miRNAs促进HIV-1感染

miR-132是首个被发现能促进HIV-1复制的miRNA[8]。研究发现，在活化的CD4细胞中，miR-132的表达水平要显著高于静息状态下的CD4细胞。miR-132的过表达能促进Jurkat T细胞中HIV-1的复制，并能使处于感染潜伏期的HIV-1再度活化[8]。MeCP2是miR-132的一个靶基因，miR-132下调MeCP2的表达[9],Jurkat T细胞中敲除MeCP2后并没有影响HIV-1的活化复制。这说明在此过程中，miR-132还存在其他的靶基因，miR-132激活HIV-1和抑制MeCP2是相对独立的调节通路[8]。

mi RNAs还可以通过下调宿主细胞的抗病毒蛋白促进HIV-1的感染。p21是一种细胞周期蛋白依靠性激酶抑制剂，能通过抑制周期素依赖激酶（cyclin-dependent kinases CDKs）的活性，协调脱氧核糖核酸（DNA）的复制与修复。CDK9是HIV-1基因表达的激活剂，阻断CD4细胞中p21的表达，则可使CDK9酶的活性增加，增强病毒的反转录[10]。Vpu蛋白是HIV的辅助调节蛋白之一，仅存在HIV-1中。病毒复制过程中，Vpu蛋白下调CD4细胞受体的表达，促进病毒颗粒释放。TASK1可以削弱Vpu蛋白介导的HIV-1的释放[11]。let-7c,mi R-34a和mi R-124a在HIV-1感染时表达显著上调[12]。let-7c上调后抑制p21的产生，miR-124a和mi R-34a-5p上调后，抑制TASK1，最终导致感染细胞中病毒基因高拷贝转录，病毒释放增加[12]。另外，miR-34c-5p在TCR信号介导的初始T细胞活化过程中显著升高。在此过程中，mi R-34c-5p能改变几种关键基因的表达水平，这几种基因和T细胞激活有关，从而对HIV复制起到促进作用[13]。

3、miRNAs抑制HIV-1感染

基于miRNAs的特点，研究者们用软件预测了22种在HIV-1感染后有显著性差异表达的miRNAs的靶基因位点，其中的一些靶基因已经被文献证实。这些位点散在分布于整个HIV-1基因组，病毒基因3，端的靶基因位点略多于5，端[14]。其中nef基因包含了miR-29a和miR-29b的靶基因位点，miR-149的靶基因位于vpr基因，miR-324-5P的靶基因位于vif基因，miR-378的靶基因位于vpu基因[15]。

HIV-1特异性miRNAs可以直接作用于病毒RNA，或者间接调节细胞辅助因子和抗病毒因子发挥抗病毒作用。Gag蛋白是HIV-1的主要结构蛋白，与病毒RNA结合后，在宿主细胞膜上大量聚集，形成含有大量Gag蛋白的病毒颗粒。包括miR-146,miR-17,miR-19及miR-16等几种miRNAs都可以非特异性的与Gag蛋白结合，破坏Gag蛋白的聚合组装，使病毒颗粒无法释放[16]。Let-7i通过和靶基因TATA-box作用上调IL-2的表达，IL-2高表达能提高CD4细胞对病毒诱导的细胞凋亡抵抗力。感染HIV-1后，Let-7i表达水平下降，进而使IL-2随之降低，导致CD4细胞抗凋亡能力降低，CD4细胞凋亡增加[17]。

miR-155在HIV感染者外周血中高表达，在机体免疫应答过程中，miR-155是一个至关重要的调节因子，和T细胞激活有关[18]。TRIM蛋白家族具有抗病毒的功能，miR-155的高表达抑制其靶基因TRIM32，抗病毒能力减弱，促使潜伏的HIV-1转录激活[19]。miR-155还可以下调多种HIV-1附属因子包括ADAM10,TNPO3等，发挥抗HIV感染的作用[20]。miR-29在HIV-1感染过程中，是一个公认的抑制因素，可以通过多种途径调控病毒的复制与潜伏。miR-29可以直接作用病毒的nef-3′UTR区域，抑制病毒复制，或者通过IL-21/miR-29等细胞路径抑制病毒激活[21]。

Rakesh Dey等[22]对具有抗HIV-1感染作用的13种mi RNAs的表达水平进行验证，得到了不同的结果。和正常人相比，其中6种mi RNAs(mi R-28-5p,miR-125b-5p,miR-150-5p,miR-155-5p,miR223-3p,和mi R-92a-3p）在HIV-1感染者体内表达上调，3种mi RNAs(mi R-29a-3p,miR-29b-3p,和mi R133b）表达下调，其余4种mi RNAs(mi R-138-5p,miR-149-5p,miR-326,和mi R-382-5p）无显著性差异。而且，在长期无进展的感染者体内，mi R-382-5p的表达水平和病毒载量成正相关。另一项关于男男性行为者的研究中，验证9种具有抗HIV-1感染作用的mi RNAs(mi R-28,miR-125b,miR-150,mi R-198,miR-223,miR-382,miR-29a,miR-29b,和mi R-29c3）的表达水平。结果显示，这9种mi RNAs在HIV-1感染者体内表达均下调。其中4种mi RNAs(mi R-150,miR-29a,miR-29b,和mi R-29c）和CD4细胞计数有显著相关性，mi R-125b,miR-382,miR-28,miR-29a,和mi R-198在接受抗病毒治疗6个月以上的男男性行为者HIV-1感染者体内的表达水平更低[23]。

4、其他

循环mi RNAs的异常表达，在不同疾病发病过程中有重要意义[24]。健康人的血细胞和血清中的mi RNAs是相同的，而在疾病状态下，血细胞和血清中的mi RNAs表达谱有明显区别[24]。健康人外周血单核细胞的mi R-29的表达水平要显著高于HIV-1感染者，而血浆中的表达水平则与之相反[25]。这一现象说明，细胞水平的mi RNAs不一定要和其循环水平mi RNAs一致，血浆mi RNAs可能来源于各种组织或者细胞的分泌。血浆mi RNAs的异常表达代表了不同种类疾病，或者某种疾病的不同分期，因此mi RNAs被誉为疾病的生物标识物。HIV-2感染者的mi RNAs表达模式目前研究尚少，HIV-1和HIV-2的mi RNAs的表达模式有很多重叠，miR-18a*,miR-499-3p，和mi R-335在两种病毒感染中表达均下调。HIV-1也有自身特异性mi RNAs,mi R-541-3p,mi R-518f-3p，和mi R-195-3p仅在HIV-1感染者体内显著上调，HIV-2没有特异性表达异常的mi RNAs[26]。HIV-2感染后症状轻，病程发展较HIV-1慢，这些mi RNAs可能在这个过程中发挥着重要作用。

5、结语

miRNAs分子的强大调节作用已经广泛应用于各种疾病的基础研究，miRNAs在HIV-1感染中的相互调节作用也越来越被认知。无论是miRNAs促进病毒感染，还是抑制病毒复制，miRNAs的调节网络都将是一个重要的视角和研究方向。艾滋病的治疗是预防控制艾滋病传播的关键，有效miRNAs及其靶基因的发现可以辅助临床诊断，判断疾病分期，为疾病的治疗提供新的思路，这一过程可能会打破传统的抗反转录治疗策略，为抗病毒治疗开启一个新的窗口。

吕娅妮,王莉,姚文清.MicroRNAs对HIV-1复制的调节作用及应用展望[J].中国艾滋病性病,2020,26(05):559-560+564.

基金:辽宁省科学技术计划项目(201601422,20180550715).