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人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)整合酶(Integrase,IN)在病毒复制的多个步骤中均发挥着重要的作用。在细胞质,整合酶进行cDNA的3-加工,然后携带cDNA以整合前复合物(PIC)的形式进入细胞核进行整合作用。整合酶进入细胞核是发生整合作用的前提条件,这是一个复杂的过程,有许多病毒蛋白和宿主细胞蛋白参与。特异性抑制非分裂细胞整合酶的核输入无疑将抑制HIV-1的感染,以此为靶点开发新型抗HIV-1整合酶药物具有很大前景。
本论文中,将野生型HIV-1整合酶片段克隆到表达载体pEGFP-C1,构建pEGFP-C1-IN质粒。pEGFP-C1-IN和pEGFP-C1分别转染293T细胞,24小时后用莱卡DMI4000B荧光显微镜观察,EGFP-IN融合蛋白绿色荧光主要积累在细胞核;而转染pEGFP-C1的细胞,EGFP绿色荧光均匀地分布于整个细胞。据报道苯甲酸衍生物D77对IN-LEDGF/p75的相互作用具有很强的抑制作用,影响IN的细胞核分布导致病毒不能正常复制。转染5h后加入D77,24小时后倒置荧光显微镜下观察,发现绿色荧光蛋白主要集中在细胞质,细胞核几乎无荧光。本文以D77为阳性对照药,运用建立的方法进行抗HIV-1整合酶入核抑制剂的筛选。
首先我们对化合物进行了体外抗HIV-1活性及对C8166细胞毒性的检测,然后挑选活性较好的化合物进行抗HIV-1IN入核抑制剂的筛选。筛选结果显示某些化合物与阳性对照D77作用类似,绿色荧光蛋白分散的分布于细胞质,细胞核几乎观察不到荧光。为了进一步鉴定这些化合物的作用靶点,在HIV-1感染细胞后的不同时间点加药即分时加药,则药物的抑制作用将持续到靶点。分时加药结果显示,这些化合物在病毒感染7小时前均是抑制作用,7小时后抑制作用减弱。HIV-1感染细胞后一般4~6小时完成逆转录,然后cDNA与IN以PIC的形式向细胞核运输。以此来看,这些化合物可能作用于细胞核运输。分子对接分析发现化合物与IN-LEDGF/p75复合物的疏水区域相互作用。据报道整合酶A链氨基酸残基Q168,E170,T174和B链氨基酸残基T125,W131与LEDGF/p75I365,D366,F406,V408残基发生相互作用。本文分子对接结果显示化合物与整合酶A链T174形成氢键,另外与A链Q168,E170,T174和B链W131形成疏水键。显然,化合物破坏了IN-LEDGF/p75的作用,从而抑制了整合酶的入核。
通过以上实验,我们推测这些化合物可能与LEDGF/p75竞争性结合于整合酶,破坏了整合酶的正常入核作用。了解到化合物的可能机制,我们又进一步检测了其抗病毒活性。化合物对NVP耐药株HIV-1A17、AZT耐药株HIV-1AO18、ddI,ddC耐药株HIV-174V及HIV-2ROD、HIV-2CBL-20均有一定的抑制作用。