艾滋病(acquired immune deficiency syndrome,AIDS)全称获得性免疫缺陷综合征,是由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)引起的一种严重传染病。HIV的生命周期一般分为几个不同的阶段:病毒吸附、结合和融合,病毒脱壳、转录、翻译、整合、组装、成熟和出芽。了解艾滋病病毒感染的过程细节对于我们开发药物是非常重要的。目的:开发艾滋病病毒感染机制研究工具,实现定性或定量控制病毒感染过程。方法:Gp41为HIV-I的包膜蛋白复合体,其控制着病毒侵入靶细胞的早期关键过程,主要功能是介导病毒与靶细胞膜的融合。C34为模拟核心CHR区的合成肽,可以通过抑制HIV-I gp41自身的C34肽与NHR区的N36肽结合而抑制HIV-I的融膜过程。现在市场上的很多抗HIV药物应用此原理。在这里,我们开发了一个打开和关闭的系统,它可以使用光来控制HIV进入靶细胞的融膜过程。偶氮苯(azobenzene)结构和功能的光致异构化为我们提供了一个重要的分子手段。偶氮苯具有较强的光响应特性,这一特性使其在许多领域表现出巨大的开发潜力。通常偶氮苯存在顺式、反式两种异构体。反式构型偶氮苯转变为顺式构型,需要在特定波长的紫外光照射下才能发生;在可见光或热的作用下,顺式构型可还原为反式构型。偶氮苯分子的两种构型的紫外-可见吸收光谱有明显不同。同时,两者在立体结构、偶极矩等物理和化学性质方面也存在明显差异。目前,偶氮苯的顺反异构体的不同特点,顺反异构化和各种诱导的光响应的现象,引起了社会各界的广泛关注。由于紫外对细胞和组织具有强烈的杀伤作用,所以想在体内应用偶氮苯的关键是需要为其提供一个发生异构化反应合适的照射波长。我们对偶氮苯进行修饰,使其调控波长处于红光区(630-660 nm)。这个开关系统的关键特征是修改C34肽,通过设计C34使红移的光控偶氮苯与设计位置的半胱氨酸突变体交联。在这里我们设计了6条突变的多肽和两个光控开关。多肽的合成采用固相合成法;多肽的纯化采用半制备型高压液相色谱仪进行;多肽结构鉴定采用MALDI-TOF法进行,纯度采用分析型高压液相色谱仪测定。光控开关采用化学合成法,纯化采用硅胶层析柱法进行纯化,结构采用MALDI-TOF及核磁共振氢谱进行分析,纯度采用HPLC测定;使用紫外分光光度计扫描光控开关的紫外-可见光光谱。开关系统的活性通过细胞融合实验的方法,其结构采用圆二色谱光谱扫描法进行鉴定。结果:1、多肽的合成和纯化实验较为关键,是整个实验成败的基础。本实验完成的较成功,经质谱分析和HPLC分析多肽结构准确、纯度较好,符合实验要求。2、开关的合成较为复杂,经过反复实验及优化,最终得到产品产率较高、纯度高。经质谱分析和HPLC分析所得产物结构准确、纯度高,符合实验要求。3、开关系统的组装相对较简单,所得产物经质谱分析和HPLC分析所得产物结构准确、纯度高,符合实验要求。4、圆二色谱法(CD)扫描可以看出开关系统均有两个比较明显的α-螺旋缝,这也符合C肽和N肽结合后形成的螺旋六聚体结构。通过C34和其突变体CD谱的比较可以看出经过氨基酸的突变对螺旋的形成存在一定的干扰作用,但峰型与C34对照组基本一致。5、活性测定结果表明其突变体的活性普遍降低,C34-M3基本丧失活性。通过红蓝光对比可以看出与CD相同的结果。C34-M4红光较蓝光活性降低一倍左右,C34-a红光较蓝光活性降低一倍左右,其他红蓝光照射不存在明显差异。结论:开关系统的异构化反应波长向长波长(红光)移动,这也符合最初开关设计的目的。红光可以穿透生物体细胞及各个组织和器官,对组织和器官没有危害。这就使得这个开关系统更适用于在生物体内的研究。开关系统我们进行了光控功能测试:它们中的一些在接受蓝光照射后表现出艾滋病毒的抑制活性,在红光照射后抑制功能减弱。