HIV基因组及其编码蛋白

1、HIVHIV基因组及其编码的蛋白质基因组及其编码的蛋白质姓名：姓名：学号：学号：基因组蛋白质决定HIV基因组结构基因组结构1HIV编码的蛋白质及其主要功能编码的蛋白质及其主要功能2HIV膜蛋白的主要功能区膜蛋白的主要功能区3HIV基因组结构基因组结构 美国北卡罗来纳大学的研究人员利用美国北卡罗来纳大学的研究人员利用一种新的成像技术，首次破译出了完整一种新的成像技术，首次破译出了完整的艾滋病病毒（的艾滋病病毒（HIV）基因组结构。）基因组结构。由此，为科学家更深由此，为科学家更深入地研究入地研究HIV提供了提供了可能，也为新型抗艾可能，也为新型抗艾滋病药物的研发指明滋病药物的研发指明了方向。该研

2、究结果了方向。该研究结果刊登于刊登于 2009年年8 月月6 日出版的日出版的自然自然杂杂志上。志上。1、HIV基因组结构的破译基因组结构的破译兰兰 幽幽 蝶蝶 基因组为两条相同的基因组为两条相同的RNA单单链，每条单链含有链，每条单链含有9749核酸，核酸，每条每条RNA链长约链长约9.7kb，两条，两条链的链的5端借氢键形成二聚体。端借氢键形成二聚体。与其他逆转录病毒相同，与其他逆转录病毒相同，HIV的基因结构从的基因结构从5端端到到3端依次为端依次为5LTR-gag-pro-pol-env-3LTR。5端有帽状结构端有帽状结构m7G5ppp5GmpNp，3端有端有polyA序列。序列。2

3、、HIV基因组的具体结构基因组的具体结构gap:结构蛋白编码区结构蛋白编码区 pro:蛋白编码区蛋白编码区Pol:具多种酶活性的蛋白编码区具多种酶活性的蛋白编码区 env：外膜蛋白：外膜蛋白LOGO基因组基因组tat基因基因rev基因基因nef基因基因 gag基因基因pol基因基因 env基因基因 调节基因调节基因结构基因结构基因基因组由结构基因和调节基因等组成。基因组由结构基因和调节基因等组成。LOGO还有还有4个基因：个基因：（1）vif基因（病毒感染因子）、在一些细胞基因（病毒感染因子）、在一些细胞因子协同下，促进因子协同下，促进HIV在细胞内复制。在细胞内复制。（2）vpr基因（基因（

4、R蛋白）、能使蛋白）、能使HIV在巨噬细在巨噬细胞中增殖。胞中增殖。（3）vpu基因（基因（u蛋白）、促进蛋白）、促进HIV-1从细胞从细胞膜上释放，仅在膜上释放，仅在HIV-l中。中。（4）vpx基因（基因（X蛋白）、是蛋白）、是HIV-2在淋巴细在淋巴细胞和巨噬细胞增殖进所必需，能促进胞和巨噬细胞增殖进所必需，能促进病毒粒子的形成，仅存在于病毒粒子的形成，仅存在于HIV-2中。中。 此外，为了此外，为了 最大程度地使最大程度地使 用有限的基用有限的基因，因，HIV-I基因编码区有很多重叠，尤其基因编码区有很多重叠，尤其是在其基因组的是在其基因组的3末端。部分基末端。部分基 因因(tat，r

5、ev)没有单独的编没有单独的编码区，见图：码区，见图：LOGOLOGO HIVHIV具有独特的病毒颗粒结构，其核具有独特的病毒颗粒结构，其核心为棒状心为棒状( (或截头圆锥状或截头圆锥状) )，它的结构蛋，它的结构蛋白主要由白主要由4 4组基因编码。组基因编码。gaggag基因编码病基因编码病毒的核心蛋白，翻译时先形成一个分子毒的核心蛋白，翻译时先形成一个分子量大约是量大约是55kD55kD的前体蛋日的前体蛋日(p55)(p55)，然后，然后在在HIVHIV蛋白酶的作用下裂解成蛋白酶的作用下裂解成p17p17、p24p24、p15p15三个蛋白质。三个蛋白质。p24p24和和p17p17分别参

6、与构分别参与构成成HIVHIV颗粒的内壳和内膜，颗粒的内壳和内膜，p15p15进一步进一步裂解成与病毒裂解成与病毒RNARNA结合的核壳蛋白结合的核壳蛋白p9p9和和p7p7。polpol基因编码病毒复制所需的酶类，基因编码病毒复制所需的酶类，其中其中p66p66蛋白为逆转录酶，蛋白为逆转录酶，p32p32蛋白则为蛋白则为整合酶整合酶(integrase(integrase，INT)INT)。1 、主要蛋白质、主要蛋白质LOGO 从从pol和和gag基因重叠区内起始的一段序列为基因重叠区内起始的一段序列为pro基因，它编码蛋白酶基因，它编码蛋白酶p22，p22在裂解上述在裂解上述HIV蛋白前体

7、形成终末成熟蛋白的过程中起着主蛋白前体形成终末成熟蛋白的过程中起着主要作用。要作用。env基因先编码出一个基因先编码出一个 88 kD的蛋白质，的蛋白质，经糖基化后分子量增至经糖基化后分子量增至 160kD，这就是，这就是HIV包膜包膜糖蛋白前体糖蛋白前体gP160。该前体蛋白在蛋白酶作用下。该前体蛋白在蛋白酶作用下被切割成被切割成gp120和和gp41。LOGO gp120暴露于病毒包膜之外称外膜蛋白，暴露于病毒包膜之外称外膜蛋白，感染细胞时可与细胞的感染细胞时可与细胞的CD4受体蛋白相结合；受体蛋白相结合；gp41称跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂质中的称跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂质中的部分。当

8、部分。当gp120与与CD4受体结合后，其构象受体结合后，其构象改变导致与改变导致与gP41分离，暴露出的分离，暴露出的gp41可插可插入细胞膜，造成膜融合，致使入细胞膜，造成膜融合，致使病毒核心被导入细胞。病毒核心被导入细胞。HIV蛋白及其功能见下表。蛋白及其功能见下表。 2、蛋白质功能、蛋白质功能LOGOLOGO HIVl 的的gp160由由845870个氨基酸组成，在个氨基酸组成，在511位被蛋位被蛋白酶裂解为白酶裂解为gpl20和和gp41。二者的氨基端以非共价键的其他分。二者的氨基端以非共价键的其他分子作用力结合在一起。子作用力结合在一起。gp120有有24个糖基化位点，其糖基化是个

9、糖基化位点，其糖基化是gp120与与CD4受体结合所必须的。经过重配和突变实验，现已受体结合所必须的。经过重配和突变实验，现已定位多个定位多个gpl60蛋白功能区。以蛋白功能区。以HIV1B株株BH10克隆的克隆的gp160为例，其中最重要的是：为例，其中最重要的是：刺激中和抗体产生的功能区：这些功能区包括刺激中和抗体产生的功能区：这些功能区包括V3区的主要区的主要中和决定簇中和决定簇(principal neutralizing determinant，PND)，即，即第第 301324位的环状肽段位的环状肽段(V3肽肽)，以及若干个较弱的决定簇，以及若干个较弱的决定簇，其中有两个位于其中有

10、两个位于gp41的肽段的肽段(616632和和724751)。HIV膜蛋白的主要功能区膜蛋白的主要功能区1、主要功能区、主要功能区LOGOT淋巴细胞决定簇：两个辅助性淋巴细胞决定簇：两个辅助性T淋巴细胞淋巴细胞(TH细胞细胞)决定簇决定簇 T2和和 T1分别位于分别位于 105117的的C1区和区和 421436的的C4区；一个主要细胞毒性区；一个主要细胞毒性T细胞细胞(CTL)决定簇位决定簇位于于308322，与，与V3环部分重叠；环部分重叠；4个弱个弱CTL决定簇中决定簇中有有3个在个在gp41肽段。肽段。与与CD4受体结合区：该区位于受体结合区：该区位于423437位位(C4区区)，此外此外C3和和C5区也有作用。区也有作用。LOGO 上述各功能发挥作用还是依赖于整个分子上述各功能发挥作用还是依赖于整个分子特定的空间构象。下图中标示了特定的空间构象。下图中标示了gp160上分上分别与别与gp120、gp41相互作用、膜融合相互作用、膜融合及膜锚定等功能有关的区段。及膜锚定等功能有关的区段。 2、功能区的相互关系、功能区的相互关系现已表明，现已表明，gp120与与CD4的相互的相互作用主要是由作用主要是由gp120的的 C4和和 C3、 C5与与 CD4的的 V1和和 V2区介导的，区介导的，其结合常数为其结合