邹文安
景杰学术/解读
编者按：尽管人类具有高度进化的抗病毒先天免疫功能，但人类免疫缺陷病毒 (Human Immunodificidncy Virus ,HIV)仍能成功感染人类CD4+ T细胞和巨噬细胞。宿主中一个主要的抗HIV先天免疫功能的组分是限制性因子，一种阻断病毒复制周期宿主蛋白。近十多年来，科学家们发现了病毒宿主细胞中的多个限制因子。这类蛋白能够被干扰素诱导高表达，继而诱发天然抗病毒免疫，从病毒生活周期的各个阶段抑制病毒复制。
但“道高一尺，魔高一丈”。艾滋病毒也进化出了相应的拮抗机制，几乎每种限制因子都能够被艾滋病病毒的一种辅助蛋白所特异性地拮抗。通过降解这些限制因子，病毒巧妙地避开了天然免疫系统，最终成功地感染细胞并完成复制。因此，挖掘新的宿主限制因子并研究病毒与其之间的相互作用成为新的研究方向。
HIV病毒示意图
与此同时，艾滋病病毒感染细胞时，能够挟持细胞中一些重要的蛋白质降解通路，大范围地影响宿主细胞中的蛋白质的稳定性，因此，仅仅通过二代测序得到转录组变化很难全面反映艾滋病病毒在感染过程中与宿主细胞间的相互抑制的关系。如何用科学的方法找到阻断HIV感染的限制因子，在HIV的诊治中意义深远。
2019年3月4日，清华大学药学院谭旭课题组，复旦大学周峰课题组和美国乔治梅森大学吴云涛课题组运用蛋白组学技术对HIV-1感染的人类原发性CD4+ T细胞进行分析，在总共鉴定出的大约14000种蛋白中，找到了近千个蛋白有显著变化。在这些宿主蛋白中，研究人员重点关注了人类细胞中的一种新型抗艾滋病毒蛋白PSGL-1（P-selectin glycoprotein ligand 1），一种被HIV下调的蛋白质。
文章证实PSGL-1是一个艾滋病毒的制约因素，由IFN-γ诱导，可被HIV-1 Vpu拮抗，经由泛素化途径介导PSGL-1的降解。文章的研究结果为HIV-1感染期间蛋白质组学的变化提供了一个全面的视角，并揭示了许多宿主蛋白与HIV-1感染之间的联系。
1、HIV感染的人类原发性CD4+ T细胞蛋白质图谱
为了揭示HIV感染的CD4+T细胞蛋白质表达谱的变化，研究人员通过iTRAQ标记的蛋白质组学定量分析技术（质谱策略），对三类CD4+ T细胞（用含GFP的HIV感染和分类后的GFP+ (G+) 细胞、GFP− (G−)细胞；用于模拟感染和分类的V-细胞，样本策略）做了蛋白组学分析。
研究共计鉴定到14455个蛋白，GO注释分析表明在这三类细胞群体中，丰度发生改变的蛋白主要涉及IFN-α应答、G2 / M检查点和抗病毒反应功能。一些HIV-1蛋白，诸如Gag, Pol, Vif以及Rev，在G+细胞群中丰度较高。
HIV感染的人类原发性CD4+ T细胞蛋白质图谱
2、蛋白组结合转录组交叉分析候选基因
为了评估蛋白质水平和mRNA水平之间的相关性，研究人员进一步对来自另外三个供体的原发性CD4+ T细胞进行了RNA-seq分析。RNA-seq检测到的75.8%(12223)个基因也同样在蛋白质组学谱中被鉴定到。蛋白质组学分析中检测到了低RNA水平的基因，反映出蛋白质组学结果的高敏感度和深度。RNA丰度与蛋白质丰度总体关系较高，然而差异表达基因在RNA和蛋白质水平上有很大的差异。蛋白组学和转录组学结果的交叉分析，证实了蛋白质组学分析鉴定出了具有抗病毒因子特征的基因。
蛋白组结合转录组交叉分析候选基因
3、PSG1：阻断HIV感染的限制因子
基于蛋白组学及转录组学的实验结果，研究人员在G+ < G−组和阳性选择基因重叠的21个基因中选择了PSG1进行进一步的深入研究。研究者发现高水平的PSGL-1能够抑制病毒感染前期的DNA合成，并且新产生的病毒释放时，PSGL-1能被一并包裹到释放的病毒中，从而进一步并更强烈地抑制新一轮的病毒感染。
此外，研究发现，艾滋病毒附属蛋白Vpu通过招募体内的泛素连接酶复合物并特异性地结合和降解PSGL-1，从而逃逸人体的天然免疫系统。因此，抑制Vpu对PSGL-1的拮抗有望成为抗艾滋病毒药物开发的新方向。
PSG1：阻断HIV感染的限制因子
综上所述，该研究揭示了PSGL1作为HIV感染的新型阻断因子，自身稳定性受到HIV-1 Vpu调控。在IFN-γ调控的抗病毒感染中作为重要一员，通过抑制HIV的复制，阻断子代病毒体的感染，可为开发新的抗HIV药物提供潜在的目标。
此外，本文也揭示了蛋白质组学技术在病毒感染类关键调控因子的筛查中的重要作用。病原微生物感染细胞时，能够挟持细胞中一些重要的蛋白质降解通路，大范围地影响宿主细胞中的蛋白质的稳定性，因此，仅仅通过基因组、转录组变化很难全面反映病原微生物与宿主互作机制。蛋白质组学针对宿主细胞蛋白质水平全局性的分析，能够深入而直观的揭示其中的分子机制与动态变化。
参考文献：
Liu Y, et al., 2019, Proteomic profiling of HIV-1 infection of human CD4+ T cells identifies PSGL-1 as an HIV restriction factor, Nat Microbiol.
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