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HIV-1LTR(Long terminal repeat)在介导HIV-1病毒基因表达调控过程中起到非常重要的作用,调控LTR启动子驱动的前病毒DNA的转录,是调控病毒持续性感染或潜伏感染的关键,这使得LTR成为在HIV治疗过程中的重要研究靶点。LTR的活性可被多种因素调控,例如不同亚型的HIV-LTR存在转录因子结合位点上的碱基差异,这些差异会导致不同亚型的HIV-LTR活性不同;此外,宿主因子也能通过调控LTR的活性调控病毒转录,从而调节HIV-1的复制和潜伏。本论文从这个两个方面对影响LTR转录活性的机制进行研究。 第一部分:中国特异性HIV-1B亚型LTR元件上的序列差异对病毒基因转录调控的影响 长末端重复序列(LTR)在介导HIV-1病毒基因表达调控过程中起到非常重要的作用,针对LTR的研究为抑制病毒基因的表达或是切割整合的前病毒提供了潜在的治疗方案。许多研究表明,不同HIV-1亚型病毒株在LTR启动子上存在序列差异,这些差异位点,特别是转录调控元件上的碱基差异,对于LTR自身的活性有很大影响。中国已经成为世界艾滋病感染率增长最快的国家之一,其LTR在序列和功能上对于病毒复制产生的影响还没有被研究。在本研究中,我们着重对中国特异性亚型LTR的序列和功能进行分析,发现Sp1核心序列和NF-κB调控元件对于LTR调控病毒基因转录起到重要作用。我们的研究证明中国特异性HIV-1B亚型具有更高的LTR启动子活性,且HIV重激活的水平也更高;此外,通过引入CRISPR/dead Cas9系统,我们发现当Sp1核心序列和NF-κB元件失去活性时,病毒基因的表达也同样被抑制。本研究详细阐明了中国特异性亚型HIV-1LTR在序列和功能上的特点,为抑制病毒基因表达提供潜在的治疗靶点,进而有助于开发新的策略以促进功能性治愈的研究。 第二部分:长链非编码RNA MALAT1对HIV-1复制的影响 HIV-1整合到宿主基因组中建立潜伏或持续性感染,不能被抗逆转录病毒药物根除。大量研究表明,长链非编码RNA (Long noncoding RNAs,lncRNAs)虽然并不编码蛋白,却以RNA的形式在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等众多生命活动中发挥重要作用。肺腺癌转移相关转录本1 (Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)是人类细胞中表达量最高的lncRNA之一,其在生物学中的功能被广泛研究。已经有研究证实,MALAT1在诸多恶性肿瘤中异常表达,调控肿瘤细胞增殖和侵袭,是肿瘤细胞的生物标记和肿瘤治疗的重要靶点。作为具有重要生物学功能的lncRNA,MALAT1在病毒感染和复制中的作用少有报道。我们的研究发现,MALAT1在激活CD4+T细胞中的表达量要高于静息CD4+T细胞;利用CRISPR/Cas9系统敲除MALAT1,病毒复制从转录起始被抑制,HIV-1 LTR启动子活性也随之减弱;此外,我们进一步证明MALAT1促进病毒复制是通过与调控染色质组蛋白修饰的多硫抑制复合体2(Polycomb repressive complex 2,PRc2)中的EZH2 (Enhancer of zeste homolog 2)结合,导致抑制性组蛋白标记H3K27me3在LTR上的表达量降低,启动子由被抑制的状态转变为激活形式,进而调控病毒基因的转录。我们的研究明确了MALAT1在调节HIV-1潜伏和持续性感染中的作用,有助于深入理解lncRNA调节病毒复制的新机制,开发新的治疗HIV-1感染策略。