在引发重大传染性疾病的病原体中，包括HIV-1在内的众多病毒，都需要协调宿主体内多种积极的细胞因子，并借助宿主细胞内的各种系统来完成病毒自身高效的复制。而另一方面，哺乳动物细胞也会表达一系列不同的蛋白通过发挥不同的功能来抑制病毒的复制。这些蛋白被称为宿主限制因子或天然抵抗因子，它们是先天抗病毒免疫反应的组成部分，提供了一条早期的感染防御线。目前已经发现的描述的最为广泛的HIV-1宿主限制因子有：APOBEC3家族蛋白(尤其APOBEC3G)， BST-2/Tetherin/CD317蛋白，TRIM5α蛋白，MOV10蛋白以及最近被发现的SAMHD1蛋白。猫科动物中家猫可以被猫类免疫缺陷病毒FIV感染，是研究免疫缺陷病毒潜在的小动物模型，而对于猫类宿主限制因子的抗病毒功能与对应的病毒拮抗机制的了解还不十分深入。目前已发现的猫宿主限制因子有APOBEC3家族蛋白，Trim5α蛋白和BST-2蛋白。家猫的五种APOBEC3蛋白中，A3Z2a-c能够抑制Bet缺陷型猫泡沫病毒（FFV）的感染，而另外两种蛋白对猫白血病病毒FeLV以及Vif缺陷型FIV具有抗病毒活性。FFV的Bet蛋白能够与猫A3Z2结合并减少其包装进病毒的量来拮抗其抗病毒功能，然而具体的机制并不明确。FIV的Vif蛋白通过共定位并降解A3Z3和A3Z2-Z3蛋白从而抑制其功能，降解的具体分子机制尚未报导。而FeLV目前还没有发现对APOBEC3蛋白的拮抗作用。猫的TRIM5蛋白由于缺少重要的B30.2结构域从而失去了抑制病毒的功能。当在其C端融合表达Cyp蛋白（能够与HIV-1的CA结合）时，该人造蛋白具有了抑制HIV-1和FIV感染的能力。猫的BST-2蛋白拥有一个与人的BST-2蛋白相比较短的N端，然而依然具有相当的抗病毒方面，这为研究BST-2蛋白N端的功能提供了线索。研究表明，人的BST-2蛋白会通过N端与BCA2蛋白结合，并由此提高抗病毒效果，猫BST-2的较短N端是否具有结合BCA2的能力，目前尚未报导。SAMHD1是2011年最新发现的抗病毒因子，在多个物种中均有保守的表达。然而猫科动物的SAMHD1蛋白目前尚未报导，它是否具有类似的抗病毒功能，同时已报道的人的SAMHD1拮抗因素HIV-2/SIV的Vpx能否抑制其活性，这些问题均有待解决。本研究主要围绕猫科动物的宿主限制因子，分别讨论了猫免疫缺陷病毒FIVVif蛋白降解猫APOBEC3家族蛋白分子机制；猫BST-2蛋白与猫BCA2蛋白的相互作用及其对抗病毒功能的影响；猫SAMHD1蛋白的基本性质及抗病毒功能等，并根据所得到的的结论引申并讨论了人类BST-2蛋白N端对其不同生物学功能的影响。在研究FIV Vif蛋白对猫A3s蛋白降解机制方面，我们首次发现并克隆了猫Cul5，ElonginB和ElonginC等细胞因子的基因，阐明了FIV Vif蛋白拮抗猫APOBEC3蛋白的具体机制：FIV Vif蛋白通过募集相关细胞因子Cul5，ElonginB及ElonginC形成E3泛素连接酶复合物利用蛋白酶体途径降解猫APOBEC3蛋白，从而克服其抗病毒能力。FIV Vif使用了保守的BC-box基序来与ElonginC相互作用并募集Cul5和ElonginB。虽然缺少Cul5-box和HCCH基序，FIV Vif仍然可以特异性地选择Cul5，暗示了一种不依赖于锌指结构的结合方式的可能性。未来的研究将探讨FIV Vif与猫APOBEC3蛋白间的相互作用，这有助于发现慢病毒Vif蛋白新的功能域，同时对揭示潜在的FIV跨种属传播现象具有一定意义。在猫BST-2蛋白功能研究方面，我们首次发现并克隆了猫BCA2基因，发现猫BCA2蛋白与其他种属的BCA2蛋白同源性很高；通过免疫家兔的方法获得了猫BST-2的多克隆抗体，为日后进行猫BST-2蛋白的进一步研究提供了抗体材料；通过病毒释放实验和免疫沉淀实验，证实了猫BST-2蛋白虽然N端胞浆区略短，不能与BCA2结合，然而其抗病毒功能并未受到影响，反而能够与BCA2结合的人工蛋白抗病毒功能较弱，暗示了猫BST-2发挥抗病毒功能与BCA2蛋白无关。进而推测人类BST-2蛋白的N端胞浆区可能对于其抗病毒功能也是非必需的，为后续研究提供了线索。由上述实验结果引发的思考，我们研究了人类BST-2蛋白N端对其功能的影响。结果证实宿主蛋白BST-2在缺失整个N端CT区时仍然具有抗Vpu缺失型HIV-1病毒的能力，甚至对野生型HIV-1病毒产生了可观的抑制能力。然而，当不同标签肽段与CT区缺失的BST-2截短体蛋白N端融合时，这些突变体的抗病毒活性受到不同程度的影响。进一步深入的机制分析揭示如果N端胞内肽段含有大比例的疏水氨基酸，BST-2突变体失去正常的转运过程，滞留在一些核周区域的膜结构例如内质网中。这种细胞内的非正常转运影响BST-2的N-糖基化，同时下调其在细胞表面的表达水平，减弱其抗病毒功能。更重要的是，这些现象证明CT缺失的BST-2截短体具有比天然的BST-2更强大的抗病毒能力。而且，BST-2蛋白胞浆区的变化或是标签的插入都会影响其激活NF-κB的能力。这些结果为揭示BST-2构效关系模型以及与HIV-1Vpu相互作用模式提供了新的关键信息。在不同种属SAMHD1蛋白基本性质及功能研究部分，我们构建并表达了牛，狗，小鼠，人和恒河猴等种属的SAMHD1蛋白，首次发现并克隆表达了猫的SAMHD1蛋白，证明它与其他种属具有很高的同源性。利用蛋白比对分析，预测了这些种属SAMHD1蛋白的潜在功能区HD区域以及与Vpx蛋白结合的能力。预测这些种属的SAMHD1蛋白可能都具有抗病毒能力，而牛的SAMHD1蛋白可能不被Vpx蛋白所降解。利用免疫荧光技术和激光共聚焦显微镜发现了这些种属的SAMHD1蛋白都能够与细胞核共定位。通过对这些种属SAMHD1蛋白的分析，确定了它们的基本性质并预测了它们的功能。为后续比较这些蛋白的抗病毒功能以及研究与HIV-2SIV Vpx蛋白相互作用奠定了基础。对猫科动物宿主限制因子的研究具有多方面的意义：首先，FIV与HIV具有相似的基因组结构，病毒粒子形态，感染机制，生命周期，细胞嗜性和毒性；而家猫已发现的基因中大部分与人具有高度同源性。因此猫有望成为研究艾滋病的重要动物模型，也将是最小的研究慢病毒感染的动物模型。对猫免疫缺陷病毒及猫类宿主限制因子之间相互作用的研究将为建立猫类HIV-1动物模型提供理论支持，具有理论和现实意义。同时，对猫类宿主限制因子的研究，对人类限制因子研究具有启示作用，通过分析不同物种间同源蛋白的差别，会为该蛋白的进化研究提供新的思路。另外，近期大量人畜共患疾病的爆发，也使得对不同种属宿主限制因子的研究产生了更重要的现实意义。