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目的：探讨HIV-1 gpl20 V4区氨基酸变异对CCR5及CXCR4嗜性毒株侵入相应靶细胞及亲嗜性转换能力的影响，明确V4区在病毒侵入靶细胞中的作用。
方法：本研究从Los Alamos HIV序列数据库中，下载己知亲嗜性的HIV-1 B亚型包膜糖蛋白V4区氨基酸序列252株。利用生物信息学方法对V4区氨基酸序列的长度、潜在糖基化位点、相对于consensus-B的遗传距离及净电荷数进行分析。采用spearman秩相关及Wilcoxon秩和检验统计方法，探讨V4区变异与病毒亲嗜性的关系.然后通过构建CCR5(ADA)及CXCR4(HXB2)嗜性毒株V4区氨基酸缺失及氨基酸替换突变体伪病毒，进行感染实验及融合实验，对V4区氨基酸变异对CCR5及CXCR4嗜性毒株侵入相应靶细胞及亲嗜性转换能力的影响进行探讨。
结果：1）HIV-1 B亚型已知亲嗜性的V4区氨基酸序列分析表明，V4区氨基酸序列无论在序列长度、潜在糖基化位点数目、净电荷数目及相对于consensus-B的遗传距离都显现出高度多样性。2）统计分析显示，CCR5比CXCR4(R5X4)嗜性毒株，具有更长的V4区序列(P=0.036)及更多的潜在糖基化位点(P=0.008)。无论是CCR5嗜性病毒还是CXCR4(R5X4)嗜性病毒，V4区氨基酸序列长度与潜在糖基化位点数目具有较强的正相关性(r=0.465，P<0.001；r=0.435，P<0.001)。相对于consensus-B的遗传距离，CXCR4(R5X4)嗜性病毒比CCR5嗜性病毒V4区具有更高的变异性(P<0.001)。3)V4区氨基酸出现频率分析发现，CCR5和CXCR4(R5X4)嗜性毒株V4区N末端386～395位（HXB2株氨基酸序列号）及C末端414～417位氨基酸都具有较高的保守性。其中L390、F391、W395及L416高度保守，保守性在95％以上。N386、N392及N406潜在糖基化位点都具有较高的保守性，保守性在88％以上。4）通过构建突变体伪病毒，进行感染实验及融合实验结果显示，ADA株及HXB2株N末端(NSTQLFNSTWNFN)和C末端(NGTEGNDTITLP)缺失突变体，使病毒丧失侵入CCR5及CXCR4细胞的能力。而中间区域缺失突变体仍保留部分侵入靶细胞能力。ADA株V4区相同区域缺失突变体侵入能力降低程度大于HXB2株。5)ADA株及HXB2株，N末端丙氨酸替换突变体ADAs389-391、HXB2s386-388及HXB2s389-391；C末端突变体ADAs411-413、ADAs414-417及HXB2s414-417均丧失侵入CCR5及CXCR4细胞的能力。其他区域丙氨酸替换突变体仍保留部分或全部侵入靶细胞能力。6）ADA及HXB2株391F/A突变均丧失侵入能力。7）疏水突变成极性氨基酸，ADA株ADA390L/G和ADA416L/G丧失侵入能力，ADA414I/G仅保留侵入能力的1％:HXB2株突变体HXB390L/G，HXB414I/G及HXB416L/G仅侵入能力的4％±1％，16％±5％和14％±5％。8）改变386N、387S、388T、389Q、408T、411N及413T的亲水性，病毒侵入能力没有改变。9）ADA株417P/A突变使病毒产生侵入CXCR4细胞的能力。
结论：1)HIV-I B亚型R5嗜性毒株V4区比X4(R5X4)嗜性毒株具有更长的氨基酸序列、更多的潜在糖基化位点及负电荷。2）V4区N(386～391)及C末端(414～417)氨基酸保守性在70％以上，截短突变导致病毒丧失侵入能力。3)V4区390L、414I及416L分别在98％、88％及95％以上的序列中保守，疏水突变成亲水氨基酸(390L/G、414I/G及416L/G)使侵入能力降低80％或完全丧失；391F在99.5％的毒株中保守，391F/A突变使病毒丧失侵入能力，对维持病毒侵入能力起重要作用。4)V4区386-388潜在N－糖基化位点在88％以上序列中高度保守，但该糖侧链本身不是影响病毒侵入能力的关键，386N氨基酸残基的性质影响病毒侵入能力。