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人类免疫缺陷病毒(HIV-1)是引起获得性免疫缺陷综合症(AIDS)的逆转录病毒。转录激活因子Tat蛋白由HIV-1 tat基因编码,可以反式激活HIV-1的长末端重复序列,在调控HIV-1基因的表达以及生命周期的过程中有重要作用,已经成为抗HIV-1治疗中的一个新的潜在靶点。目前,研究发现自噬及细胞代谢状态在病毒感染过程中有重要作用。本课题主要研究自噬及代谢相关因素在HIV-1 Tat反式激活中的作用及分子机制。丹参酮II A是从传统中药丹参中提炼而来的,它在包括抗肿瘤,抗氧化,抗病毒及抗突变等多种生命活动中发挥重要作用。本课题还探索了传统中药中的有效成分丹参酮II A对代谢的影响,及其对HIV-1 Tat反式激活的影响和涉及的信号通路。实验结果表明,HIV-1 Tat可以通过提高蛋白激酶B(Akt)及雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的磷酸化水平来激活Akt/mTOR通路,从而抑制自噬相关蛋白ATG7,ATG 5及Beclin 1的表达,PI3K(磷脂酰肌醇3羟激酶)/Akt/mTOR信号通路抑制剂雷帕霉素(RAPA)和3-甲基腺嘌呤(3-MA)可以逆转此过程。同时,代谢相关因素M2型丙酮酸激酶(PKM2)及单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)可以通过作用于Akt/mTOR通路改变细胞自噬的程度:PKM2表达的降低以及AMPK激活剂AICAR引起的AMPK的活化可以下调Akt和/或mTOR的磷酸化,抑制Akt/mTOR通路,促进自噬相关蛋白ATG 7,ATG 5及Beclin 1的表达,而AMPK的敲除则在上述过程中发挥相反的作用。雷帕霉素,3-甲基腺嘌呤,PKM2的敲除及AMPK的活化会抑制HIV-1 Tat激活;AMPK的敲除会逆转此过程。由此可见,PI3K/Akt/mTOR信号通路,PKM2及AMPK通过对自噬的调控作用于HIV-1 Tat的反式激活。丹参酮II A作为一个典型的抗氧化剂,通过促进促进核因子E2相关因子2(Nrf2)的表达来改变细胞内的氧化还原状态,逆转Tat引起的活性氧(ROS)的产生及谷胱甘肽(GSH)水平的下降。在细胞中,Tat可以抑制沉默信息调节子2类似物1(SIRT1)蛋白的表达及活性,丹参酮II A的作用可以提高SIRT1蛋白的活性,但此过程并不涉及SIRT1蛋白表达的改变。同时,Tat可以抑制尼克酰胺磷酸核糖转移酶(Nampt)蛋白的表达,并加快烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的消耗,丹参酮II A以剂量依赖的形式逆转此过程;且丹参酮II A的这一作用是通过提高AMPK的磷酸化水平,激活AMPK信号通路介导的。最终,丹参酮II A通过氧化还原调控AMPK-Nampt-SIRT1通路抑制了HIV-1 Tat的反式激活。综上所述,自噬参与调控了HIV-1 Tat的反式激活,而代谢相关因素可以通过调控自噬及Nampt-SIRT1通路来作用于HIV-1 Tat的激活。从自噬以及代谢的角度出发,更加深入地了解宿主细胞-病毒之间相互作用,为我们从另一个新的角度研究抗病毒策略,发展新型抗病毒药物提供了新的方向。