HIV-1潜伏库是目前彻底治愈艾滋病的主要障碍。使用联合抗病毒疗法(ART)能在一定程度上控制病毒载量，但无法完全清除体内HIV，一旦停药即出现病毒血症反弹，感染者需终生服药。实现“功能性治愈”，是艾滋病研究的重要目标和热点问题。挖掘鉴定调控HIV-1复制和潜伏的宿主因子并解析其作用机制，有望为最终实现艾滋病的功能性治愈提供重要科学依据。HIV感染后有极少部分患者会自发出现类似功能性治愈的转归，他们在ART治疗的情况下，CD4+T 计数维持在正常范围内，血浆病毒载量低于检测线，称为长期不进展者(LTNPs)。鉴定这一类罕见患者维持非进展性HIV-1潜伏的关键宿主因子并阐明其作用机制，将为解析病毒潜伏机制提供重要线索，并有望为开发以转录环节为核心的“Block and Lock”策略，最终实现功能性治愈艾滋病提供潜在的药物干预靶点。

2024年6月21日，吉林大学第一医院张文艳教授团队在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“RPLP1 restricts HIV-1 transcription by disrupting C/EBPβ binding to the LTR”的工作。该研究以临床上极为罕见的 HIV-1 长期不进展患者作为研究切入点，揭示了核糖体蛋白侧柄亚基P1（RPLP1）通过与转录因子C/EBPβ竞争结合HIV-1 LTR，抑制HIV-1病毒复制和维持病毒潜伏的重要作用和机制。

图1. LTNP中高表达的RPLP1抑制HIV-1的复制（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

该研究以HIV-1长期不进展患者样本为切入点，利用差异蛋白质组学鉴定发现RPLP1在长期不进展患者中显著高表达（图1），这表明RPLP1可能在调控HIV-1复制和潜伏中起重要作用。为了进一步证实这个问题，作者构建了过表达及沉默RPLP1的T细胞系，通过生物学实验证实RPLP1在不同T细胞系及人类原代CD4+T细胞中能抑制病毒的复制，且这一抑制作用发生在病毒转录环节，表明RPLP1 具有除作为翻译复合物之外的新生物学功能。

HIV-1 LTR是调控病毒转录的核心元件，包含多个转录因子结合位点。为了确定RPLP1靶向HIV-1 LTR进而调控病毒转录的结构域，作者利用HIV-1 LTR荧光素酶报告系统，在LTR上C/EBPβ、USF、TCF-1α、NF-κB/NFAT和Sp1转录因子结合位点构建突变（图2a）。当HIV-1 LTR上C/EBPβ结合位点突变后，HIV-1 LTR活性不受RPLP1的调控（图2b），这表明LTR中的C/EBPβ结合位点是RPLP1抑制HIV-1转录所必需的。

图2. RPLP1抗病毒活性依赖于HIV-1 LTR中C/EBPβ结合位点（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

此外，为了评估RPLP1在不同HIV-1亚型中抗病毒作用的广谱性，作者鉴定了21个HIV-1感染性分子克隆（IMCs）对RPLP1抗病毒作用的易感性。发现RPLP1显著抑制13种HIV-1 B亚型IMCs的病毒产量，而HIV-1 C亚型和非M组IMCs的病毒产生没有受到影响（图2c）。这与C/EBPβ结合位点在B亚型的LTR中保守，但在C亚型和N、O和P组病毒中不保守这一现象相一致，也进一步证实了RPLP1的抗病毒作用依赖于C/EBPβ结合位点。

图3. HIV-1感染导致RPLP1入核（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

RPLP1以P蛋白复合物五聚体的形式存在于细胞质中并发挥其作为核糖体复合物的生物学功能，而HIV-1的前病毒转录发生在细胞核中。为了进一步阐明RPLP1抑制HIV-1的作用机制，作者考察了RPLP1在HIV-1 B亚型感染期间的亚细胞定位。发现与未感染的对照组细胞相比，HIV-1 NL4-3感染诱导了原本定位于细胞质的RPLP1发生了细胞核易位（图3a），这在细胞核质分离实验中也得到了进一步证实（图3b）。蛋白入核抑制剂Importazole处理细胞后，RPLP1失去了其抗病毒能力（图3c，d）。因此，RPLP1从细胞质到细胞核的易位是其抑制HIV-1转录的重要前提条件。

图4. RPLP1竞争性结合HIV-1 LTR转录因子C/EBPβ结合位点（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

由于RPLP1对HIV-1的抑制依赖于LTR中的C/EBPβ结合位点，作者进一步研究RPLP1能否与C/EBPβ结合位点特异性地相互作用。染色质免疫沉淀（ChIP）实验证实，在HEK293T和Jurkat细胞中感染HIV-1，RPLP1与C/EBPβ结合位点显著结合，而与Sp1结合位点无相互作用（图4a、b）。ELISA实验证明，RPLP1减少了C/EBPβ与其DNA靶序列的结合（图4c）。此外，竞争性的ChIP实验结果表明，随着RPLP1与HIV-1 LTR结合增加（图4d，蓝色），C/EBPβ 与HIV-1 LTR结合减少（图4d，红色），二者呈此消彼长的关系。此外，作者将C/EBPβ结合位点置换至C亚型 CH16 LTR中（图4e），结果表明，RPLP能抑制改造后LTR的活性（图4f）。以上结果表明，RPLP1通过竞争结合HIV-1 LTR上C/EBPβ结合位点，削弱转录因子C/EBPβ与LTR的相互作用，从而抑制B亚型HIV-1的转录与复制（图4）。

图5. RPLP1的α-螺旋2和4对其HIV-1抑制能力至关重要（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

蛋白质结构分析表明RPLP1由四个α-螺旋组成（图5a）。为了探究RPLP1抗病毒功能的关键结构域，作者构建了分别缺失这四个α-螺旋的突变体（图5b）。结果表明，缺失α-螺旋2和α-螺旋4后，RPLP1的抗病毒、抑制HIV-1 LTR活性的能力丧失，同时失去了与HIV-1 LTR上C/EBPβ结合位点结合的能力（图5c-h）。因此， RPLP1的α-螺旋2和4是其抑制HIV-1所必需的。

图6. RPLP1在维持HIV-1潜伏中起关键作用（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

鉴于HIV-1潜伏与病毒转录沉默相关，作者进一步探讨RPLP1在HIV-1潜伏和再激活中的作用。作者沉默HIV-1潜伏细胞系ACH-2、C11细胞内的RPLP1，观察到沉默RPLP1能激活潜伏的HIV-1并与潜伏激活剂PMA和SAHA有叠加效果（图6c-g）。同时，RPLP1促进HIV-1潜伏的作用在ART治疗后的患者CD4+T中得到进一步证实（图6i）。以上数据表明，内源RPLP1介导的HIV-1转录抑制促进CD4+T细胞中的病毒潜伏。

图7. RPLP1对HIV-1复制及潜伏的调控作用机制模式图（图源：Yang et al., Nature Communications. 2024）

【结论与展望】

综上所述，该研究以临床上极为罕见的 HIV-1 长期不进展患者作为研究切入点，发现了 RPLP1 除作为翻译复合物之外的新生物学功能，首次揭示了RPLP1通过竞争性结合HIV-1 LTR上C/EBPβ结合位点，破坏转录因子C/EBPβ与LTR的相互作用，抑制B亚型HIV-1的转录，进而抑制HIV-1病毒复制及维持HIV-1潜伏（图7）。旨在为解析 HIV-1 潜伏感染这一科学问题挖掘更多重要因素，有望为未来“Block and Lock”治愈策略的开发提供线索。

吉林大学第一医院张文艳教授、桓晨副教授为该文章的通讯作者，吉林大学第一医院博士生杨薇静为第一作者。研究得到国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、吉林省科技厅项目的支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49622-1