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人类免疫缺陷病毒进入宿主细胞可分为三个步骤:1)病毒与宿主接触;2)与辅助受体结合;3)融合。HIV-1的包膜糖蛋白在这三个途径中起着重要作用。包膜糖蛋白由env基因编码,成为gp160前体蛋白,随后被剪切为gp120(表面糖蛋白)和gp41(跨膜糖蛋白)两个部分。病毒与宿主细胞的接触即为表面糖蛋白gp120与宿主细胞表面的CD4受体结合,接着gp120-CD4复合体与宿主细胞表面的辅助受体(一般情况下为CXCR4及CCR5)相互作用,使跨膜糖蛋白gp41发生构象变化,从而诱导膜融合,介导病毒进入宿主细胞内,引起感染。 Gp120与gp41通过非共价键结合,在自然状态下,gp120包含两个区域:1)内部区域,与gp41相互作用,并形成包膜糖蛋白三聚体突起;2)外部区域,形成病毒表面突起的大部分,并被高度糖基化修饰。Gp41单体包括胞外结构域(ectodomain,ED)、跨膜结构域(membrane-spanning domainning, MSD)和胞内结构域(cytoplasmic domain,CD)三部分。为了研究三个结构域对膜融合的影响,本文用SIVmac239的相应结构域逐步替换HIV-1NL4-3,采用X-gal染色法、luciferase报告基因法及荧光染料迁移法检测其融合效果,并通过western-blotting、流式细胞术分析其机制。实验结果证实HIV-1NL4-3的胞内结构域被SIVmac239的相应区域替换后,其嵌合Env糖蛋白在COS-1细胞内可以正常表达及剪切,在细胞膜表面也能正常表达,并能促进细胞与细胞之间的膜融合。其余的嵌合Env糖蛋白则不能引起膜融合,这些嵌合Env糖蛋白不能正常剪切或在效应细胞表面不能正常表达。在假病毒水平,具有融合功能的CD区嵌合Env,其病毒感染能力较野生型下降了四倍。这可能是在病毒包装过程中,CD区与Gag的基质蛋白(matrix,MA)区域的相互作用减弱,说明HIV-1NL4-3CD区的功能不能被SIVmac239的CD区完全取代。 在病毒感染过程中,细胞毒性T淋巴细胞(Cytotoxic T lymphocytes)的水平代表了宿主免疫应答能力。细胞毒性T淋巴细胞可以识别被抗原递呈细胞处理后并呈递在细胞表面的病毒短肽。这些短肽是在宿主蛋白酶的作用下,和细胞内的主要组织相容性复合体MHC-I结合,并被运输到细胞表面。研究发现,患者刚感染HIV-1时,可以在很长一段时间内控制体内的病毒血症,这种现象与体内CTL水平的增加有关。在随后的病程进展过程中,细胞毒性T淋巴细胞则逐渐减少,而在一些长期的幸存者中,细胞毒性T淋巴细胞则能在很长一段时间里维持稳定的水平。 同属于反转录科慢病毒属的EIAV(马传染性贫血病毒)在经过多年的研究后,获得了减毒活疫苗,并能控制一定区域疾病的传播。但减毒活疫苗风险较大,而DNA疫苗由于其不存在减毒疫苗毒力回升的危险等优点而越来越受到科学家的关注。同时在艾滋病疫苗的研究中,HIV-1的包膜糖蛋白成为亚单位疫苗研究的一个靶点,研究证实在人体内或实验动物体内,HIV-1 Env的V3环(序列为:RGPGRAFVTI,P18)可以在小鼠及人体内刺激CD8+T细胞免疫应答。本文首先对HIV-1NL4-3、SIVmac239、BIV127、EIAVUK四种慢病毒的表面糖蛋白的氨基酸序列进行同源性分析,得到了HIV-1NL4-3及EIAVUK的相对同源序列,分别命名为PH: LNGSLAEEDV及PE: SNPVRVEDVM。同时软件分析发现PE: SNPVRVEDVM序列也为MHC-I的高度结合序列。因此本文对BALB/c小鼠免疫HIVNL4-3及EIAVUK表面膜蛋白表达质粒后,各组脾细胞在用P18、PH、PE三条短肽刺激后,检测CD8+T淋巴细胞的免疫应答水平,比较细胞免疫能力,为HIV的DNA疫苗研究提供一定的理论基础。