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HIV-1 CRF07_BC重组毒株是我国流行的主要HIV毒株之一,已在我国的所有省份和地区发现,包括香港和台湾。但其快速传播的生物学机制仍然不十分明了,这也是目前迫切需要解决的问题。tat基因作为HIV最重要的调控基因之一,对HIV病毒的复制、表达、感染和致病能力具有重要的作用,与HIV的生命活动密切相关。因此了解我国CRF07_BC毒株tat基因变异特征以及这种变异对CRF07_BC毒株生物学活性带来的影响对揭示该毒株在我国传播的因为十分必要。
本研究在第三次全国HIV分子流行病学调查的基础上,选取来源于全国16个省份具有代表性的CRF07_BC毒株阳性样本,扩增并获得了236条的tat基因第一外显子序列。与前两次全国分子流行病调查的数据相结合进行序列分析,发现随时间的推移tat因距离是逐渐增大,在进化过程中tat基因多样性是逐渐增加的。氨基酸主要在第7,10,32,39,54,57,60.68这8个位点存在典型的随时间变化发生明显变异,其中7K,32F,39T,54Q,60Q,68L的氨基酸频率逐渐降低,7N,10P,32L,39M,54P,57R,60P,G8P的氨基酸频率逐渐增高。对7,10,50,54四个位点的分析发现,7N/10P,10S/54Q,10P/54P,50K/54Q存在连锁变异的情况。这些位点的改变可能引起CTL表位的改变,进而影响HIV病毒在中国人群体内的识别能力的改变。
重组断点分析结果表明,CRF07_BC毒株tat基因第一外显子内具有B’和C亚型的重组断点,断点位置没有发生变化,这与以往的研究结果相符,说明这一重组位点在长期的流行中具有一定的稳定性和流行优势。作为CRF07_BC重组毒株独有的特征,它可以使其与其它BC重组毒株(CRF08_BC等)在基因特征上明显的区分开来,从而作为判定CRF07_BC重组毒株的依据之一。
与我国B’和印度C亚型毒株相比,我国CRF07_BC重组毒株tat基因第一外显子在第7位和第46位的氨基酸有差异,7N和46F为其特征性氨基酸。
根据这些tat基因序列特征和变异情况,以感染性克隆质粒p309N28为基础,本研究选择了其中第7,10,50和54位点,构建并获得含tat基因区典型变异的单点及多点连锁突变的共7种突变质粒,并构建了相应的Tat真核表达质粒。体外细胞实验表明Tat蛋白的E7N和R50K的突变能够增强Tat蛋白的反式转录活性,但只有RSOK能够增强感染性克隆毒株体外细胞复制能力,但毒株活性没有得到明显提高。由此推测Tat蛋白单个氨基酸的变化虽然对整个病毒的活性的提高有限。但是其可能通过影响CTL表位变化提高病毒的免疫逃逸能力从而增强病毒在体内的适应性。
为了比较不同亚型tat因对毒株的影响,本研究分别用B亚型和C亚型毒株的tat因第一外显子替代CRF07-BC毒株tat基因第一外显子区,构建重组毒株,体外细胞学实验表明,这两种替换后的重组毒株的复制能力都比CRF07 BC毒株强,这说明和B亚型和C亚型tat基因相比,重组的tat基因使CRF07_BC毒株的复制更为低下,这意味着该病毒的低复制性可能有助于提高病毒在体内的适应力延缓疾病进展,从而有利于其在人群中的广泛快速传播。
本研究为了解我国HIV-1 CRF07_BC毒株在我国的流行机制及疫苗研制提供了重要的参考资料。