一例HIV-1广谱中和者体内病毒膜蛋白基因进化特征及中和敏感性研究

苑珍珍 李康 胡彩琴 郝彦玲 冯毅 王铮

苑珍珍, 李康, 胡彩琴, 郝彦玲, 冯毅, 王铮. 一例HIV-1广谱中和者体内病毒膜蛋白基因进化特征及中和敏感性研究[J]. 疾病监测, 2023, 38(4): 443-450. doi: 10.3784/jbjc.202211200452
引用本文: 苑珍珍, 李康, 胡彩琴, 郝彦玲, 冯毅, 王铮. 一例HIV-1广谱中和者体内病毒膜蛋白基因进化特征及中和敏感性研究[J]. 疾病监测, 2023, 38(4): 443-450. doi: 10.3784/jbjc.202211200452
Yuan Zhenzhen, Li Kang, Hu Caiqin, Hao Yanling, Feng Yi, Wang Zheng. Evolutionary characteristics and neutralization sensitivity of HIV-1 envelope genes in a broad neutralizer[J]. Disease Surveillance, 2023, 38(4): 443-450. doi: 10.3784/jbjc.202211200452
Citation: Yuan Zhenzhen, Li Kang, Hu Caiqin, Hao Yanling, Feng Yi, Wang Zheng. Evolutionary characteristics and neutralization sensitivity of HIV-1 envelope genes in a broad neutralizer[J]. Disease Surveillance, 2023, 38(4): 443-450. doi: 10.3784/jbjc.202211200452

一例HIV-1广谱中和者体内病毒膜蛋白基因进化特征及中和敏感性研究

doi: 10.3784/jbjc.202211200452
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(No. 81872680)
详细信息
    作者简介:

    苑珍珍,女,山东省滕州市人,硕士研究生在读,主要从事病毒免疫研究,Email:zzzm18981996@163.com

    通讯作者:

    王铮, Tel: 010–58900644,Email:wangzheng@chinaaids.cn

  • 中图分类号: R211; R512.91

Evolutionary characteristics and neutralization sensitivity of HIV-1 envelope genes in a broad neutralizer

Funds: This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 81872680)
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  • 摘要:   目的  分析一例HIV-1广谱中和者体内病毒膜蛋白基因(env)进化特征及其中和敏感性。  方法  从感染者两个随访时间点的全血样本中提取前病毒DNA,使用单拷贝基因组扩增(SGA)方法扩增全长env基因,测序后进行序列比对和进化树构建,分析env基因可变区特征及CD4结合位点(CD4bs)的氨基酸特征。 将有代表性的env基因克隆到pcDNATM3.1载体上,与骨架质粒pSG3△env共转染293T细胞制备假病毒,检验其感染能力,筛选出功能性膜蛋白,再将有功能性的假病毒与不同的广谱中和抗体进行中和试验,分析膜蛋白的中和特征。  结果  从两个时间点全血样本中共获得 43 条全长env基因,进化树分析显示两个时间点的env序列交叉聚集,膜蛋白序列的基因距离随时间推移而增加。 对病毒膜蛋白基因可变区的分析显示,V5区的糖基化位点数目随时间的推移而减少,后一时间点有16%的序列在V1区进化出两个额外的半胱氨酸;中和实验显示V1区半胱氨酸插入不会影响病毒针对V3环中和抗体的敏感性,V5区N460糖基化位点缺失导致假病毒对CD4bs类抗体的敏感性略有下降。  结论  病毒膜蛋白基因在体液免疫的压力下持续进化;关键中和表位中氨基酸变异导致病毒发生中和逃逸。
  • 图  1  HIV-1膜基因在两个时间点的Neighbor-Joining系统进化树

    注:▲. 代表2008年的膜基因序列,●. 代表2012年的膜基因序列;橙色方框部分表示单独的进化簇

    Figure  1.  Neighbor-joining phylogenetic tree of HIV-1 envelope sequences in two time points

    图  2  HIV-1膜基因在两个时间点的基因距离及碱基替换率

    注:A. 两个时间点gp120及gp41的基因距离;B. 两个时间点gp120及gp41的碱基替换率(gp120, gp41是HIV-1膜蛋白的两个组成部分)

    Figure  2.  Gene distance and dn/ds of HIV-1 envelop sequences at two time points

    图  3  HIV-1膜基因可变区序列在两个时间点的氨基酸长度和糖基化数目比较

    注:A. 两个时间点膜基因可变区氨基酸长度;B. 两个时间点膜基因可变区糖基化数目;V1, V2, V3, V4, V5为HIV-1膜蛋白上的5个可变区

    Figure  3.  Comparison of amino acid length and glycosylation number of HIV-1 env gene variable region sequences at two time points

    图  4  HIV-1膜基因V1区部分氨基酸序列及相应假病毒对V3环bNAbs的中和敏感性

    注:A. 进化树簇2的膜基因V1区氨基酸序列(蓝色标记的为半胱氨酸) ;B. 两株假病毒对V3环bNAbs(PGT121, PGT135)的中和敏感性(IC50为抗体的半数抑制浓度);橙色标记为挑选出构建假病毒的克隆;蓝色标记的为半胱氨酸

    Figure  4.  Amino acid of partial sequence in V1 region of HIV-1 env gene and neutralization sensitivity of two pseudoviruses to V3-glycan-dependent bNAbs

    图  5  HIV-1膜基因CD4bs氨基酸分布及假病毒对CD4bs类抗体的中和敏感性

    注:A. Inner domain区氨基酸比例分布;B. Loop D区氨基酸比例分布;C. V5区氨基酸比例分布;(Inner domain, Loop D, V5为CD4结合位点,纵坐标bits表示氨基酸的保守程度);D. 两株假病毒对CD4bs类bNAbs(VRC01, 3BNC117)的中和敏感性(红色标记的氨基酸为糖基化位点,IC50为抗体的半数抑制浓度)

    Figure  5.  Distribution of amino acids in CD4 binding sites and neutralization sensitivity of two pseudoviruses to CD4bs-specific bNAbs

    图  6  HIV-1膜基因V3区氨基酸分布

    Figure  6.  Distribution of amino acids in V3 of HIV-1 env genes

    表  1  感染者CBJC451的背景信息

    Table  1.   Background information of donor CBJC451

    采样年份CD4T
    (个/μL)
    病毒载量
    (拷贝/mL)
    中和
    宽度(%)
    中和
    强度
     200865821 60082.649.4
     2012805NANANA
    注: NA. 未评价
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-20
  • 网络出版日期:  2023-04-22
  • 刊出日期:  2023-04-30

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