全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第22卷 第11期
2010年11月
Vol. 22, No. 11
Nov., 2010
文章编号 ：1004-0374(2010)11-1122-07
收稿日期：2010-04-01
基金项目：国家自然科学基金项目(30530680)
*通讯作者：E-mail：chenyh@mail.tsinghua.edu.cn
HIV-1 gp41 NC六螺旋的结构与功能研究
朱　赟, 陈应华*
(清华大学生命科学学院，北京100084)
摘　要：AIDS 是严重危害人类健康的疾病，而HIV 是导致这种疾病的病毒。gp41 六螺旋在介导HIV-1
病毒与靶细胞间的膜融合过程中起着重要作用。因此，对于gp41 结合蛋白的研究有助于深入了解gp41
在 HIV-1 感染整个过程中扮演的角色，解释 gp41 对靶细胞的调控机制，为寻找新的抗艾滋病药物靶点
以及艾滋病抑制剂的设计提供有益的思路。作者的实验室相继发现了一批与gp41 六螺旋结构相互作用的
蛋白质，进而对HIV-1 gp41 六螺旋介导的膜融合过程和HIV-1 感染机理有了更深入的了解。
关键词：HIV-1；gp41；六螺旋；Epsin；窖蛋白
中图分类号：R373;Q786 文献标识码：A
The structural and functional researches of HIV-1 gp41 NC six-helix-bundle
ZHU Yun, CHEN Ying-hua*
(School of Life Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: Acquired Immunodeficiency Syndrome(AIDS)is a serious public health problem of infectious diseases,
which is caused by HIV. The six-helix bundle of HIV-1 gp41 core plays an important role in fusion between viral
and target cell membranes. So the studies of the gp41 core-binding protein will provide important information for
its detailed roles in virus infection and explain its regulatory mechanism for the target cells, in order to find new
drug target and inhibitors. In our studies, a number of novel proteins interacted with gp41 six helix bundle were
found and analyzed in various ways. These results could help us to understand the fusogenicity of the HIV-1
gp41 and the pathogenesis of HIV-1 infection.
Key words: HIV-1; gp41; six helix bundle; Epsin; caveolin-1
自1981年美国加州发现第一例艾滋病(获得性免疫
缺陷综合征，acquired immunodeficiency syndrome，
AIDS)以来，AIDS 已成为一种严重危害人类健康的
疾病[1,2]。迄今为止，已经有超过6 000 万人被感
染，并导致2 200 万人死亡，而且其他绝大部分被
感染者如没有适当的治疗，最终也将因免疫系统被
破坏而不能幸免于难。现今全球艾滋病仍然以每天
超过1.4万例新感染者的速度发展(每年新感染500
万)，其中大部分在发展中国家。艾滋病在我国的
流行状况也非常严峻，累计感染人数已超过 1 0 0
万，其中 16 万人已经死亡。HIV 携带者和患者约
84 万人，更为严重的是，我国是全球艾滋病发展
速度最快的国家之一。
造成艾滋病的病毒是HIV，属于逆转录病毒科
(Retroviridae)慢病毒属的灵长类免疫缺陷病毒亚属，
包括两个亚型，即HIV-1 和 HIV-2。HIV-1 是从欧
洲和美洲分离的病毒株，致病力很强，是引起全球
AIDS流行的主要病原。成熟的HIV-1病毒颗粒呈球
形，直径约110 nm(图 1)。
HIV-1 通过病毒表面的包膜糖蛋白(envelope
glycoprotein，Env)识别和感染靶细胞，Env前体
gp160经酶解产生靶细胞受体结合蛋白gp120和介导
1123第11期 朱　赟，等：HIV-1 gp41 NC 六螺旋的结构与功能研究
病毒与细胞膜融合的跨膜蛋白gp41。gp120 覆盖在
gp41 外部，位于包膜的表面。HIV 感染靶细胞的
第一步是gp120 与靶细胞上CD4分子和特定趋化因
子受体(例如 CXCR 4 和 CCR5 )的结合。跨膜亚基
gp41与gp120发生解离，完成天然构象向膜融合活
性构象的转变，从而介导了病毒与细胞膜的融合。
由于gp41比gp120要保守得多，而且还没有糖基化
的问题，所以gp41已成为开发抑制HIV-1感染药物
的热点。
1　gp41 上的 NC 功能区
gp41是由345个氨基酸残基(HIV-1HXB2 gp160
aa512~856)组成的，相对分子质量为41 k。它包含
三个功能区：胞外区(ectodomain, aa512~683)、锚定
在病毒膜上的穿膜区(transmembrane, TM, aa684~704)
以及胞内区(cytoplasmic tail, CT, aa705~856)。而整
个 gp41 最重要的区域是 gp41 N- 末端七重复序列
(N-terminal heptad repeats NHR, aa542~592)和C-末
端的七重复序列(C-terminal heptad repeats CHR，
aa623~664)，也叫N-功能区和C-功能区[4,5]。这两
个区域是以七个疏水氨基酸为一个单位的α-螺旋疏
水序列结构，对于HIV介导的膜融合过程中gp41寡
聚化和构象的变化是非常必要的。
1997 年，Chan 等[6]发现 gp41 的 N- 功能区和
C-功能区能形成螺旋套螺旋(coiled-coil)的三聚体结
构。gp41 的三条N- 功能区多肽N36 构成三聚体的
核心，而三条C-功能多肽C34与N36多肽反平行的
方向填充在由N36多肽上高度保守的、疏水性氨基
酸残基构成的三聚体“凹槽”中。在这个三聚体
中，N36 和 C34 多肽都是 α- 螺旋结构。因此，N36
和C34多肽形成了一个六螺旋束(six-helical bundle)
(图2)。它在HIV-1介导的病毒和靶细胞的膜融合过
程中极为重要，这个六聚体异常稳定，90℃ 左右
的高温都无法使其解聚，并且具有抗酶解作用。
HIV-1 gp41六螺旋结构与埃博拉病毒、流感病
毒的跨膜蛋白GP2 和 HA2 的结构很相似。因此，根
据流感病毒感染模型，Chan等[6]提出了HIV-1的感染
模型。gp120和CD4分子结合后会发生一系列的构象
图1 HIV-1病毒粒子结构模式图[3]
图2 gp41 N36和C34多肽组成的六螺旋构象模型图[6]
左边：侧视图(side-view) ；右边：俯视图(top-view)
1124 生命科学 第22卷
改变，以便进一步结合辅助受体(CXCR4/CCR5)。
gp120 和辅助受体的结合诱发了gp41 的构象变化，
gp41和gp120的相互作用减弱，被折叠的融合肽伸
展出去插入靶细胞膜中。C-功能区多肽沿着和N-功
能区多肽反平行的方向填入凹槽中形成了融合活性
六螺旋。其中三条 N- 功能区多肽位于中心，平行
构成三聚体。三条C-功能区多肽以反向平行的方式
包裹在 N- 功能区多肽形成的高度保守的疏水槽表
面，构成外层的三聚体。另外，在N-端螺旋与C-端
螺旋未结合之前，gp41的构象变化还存在一个中间
过渡态，称为前发卡(prehairpin)结构。六螺旋的形
成使得病毒和靶细胞膜拉近，膜融合得以发生(图3)。
gp41的N-功能区(NHR)和C-功能区(CHR)在介
导HIV-1 感染细胞的膜融合过程中发挥了重要的作
用，实验证明 ，阻断N-功能区和C-功能区形成六
螺旋能够有效抑制病毒的感染[7]。所以，在设计靶
向gp41 六螺旋的抑制剂时，人们设想任何结合到
gp41 的 NHR 和 CHR 区域且能阻断gp41 六螺旋形成
的复合物，都能抑制gp41 介导的膜融合。已经开
发出的gp41六螺旋的抑制剂有很多，分为以下几类
(表1) ：(1)C- 端多肽，包括T20、T-1249、疏水
洞抑制物D-肽、C-端多肽突变体和C-端多肽修饰
等；(2)N- 端多肽，包括 T21、奇特的 N- 端多肽
IQN17 和 N36突变体；(3)含有N-和 C-端多肽序列
的重组蛋白，包括五螺旋(5-helix)、N-C-N(HR121)
和 C-N-C(HR212)、N36(L6)C34 突变体、NCCG-
gp41；(4)靶向 gp41 的小分子抑制剂，包括 C7-
Mn34-Mn42、ADS-J1等；(5)抗体，包括2F5、D5等。
Chan的膜融合模型能较好地解释HIV-1与细胞
的膜融合过程；但是，这个膜融合模型也受到质
疑，特别是融合前是否需要六螺旋形成才能诱导膜
融合这一个问题：Nieva 等[8]研究发现gp41胞外区
的不同的肽片断，例如融合肽、伸展状的融合肽都
能使NHR 从 CHR 上分开的环区序列短肽和由20 个
表1 从 gp41的 N-端和 C-端衍生的多肽
N-端多肽
N36 S G IV Q Q Q N NL L R A I EA Q Q H L LQ L T V W GI K Q L Q AR I L
T21 N N L L R A I E A Q Q H L L Q L T V W G I K Q L Q A R I L A V E R Y L K D Q
N36Mut(e,g) S G I DQEQNNLTRLIEAQIHELQLTQWKIKQLLAR IL
IQN17 RMKQIEDKIEEIESK QKKIENEIARIKKLLQLT VWGIKQLQ ARIL
C-端多肽
C34 W ME W DR E I NN Y TS L IH S L IE E SQ N QQ E K NE Q EL L
T20 Y TS LI HS LI EE S QN QQ EK NE QE LL E LD KW AS LW NW F
SC34EK(Nle) WXEWDRKIEEYTKKIEELIKKSQEQQEKNEKELK(X=Nlc)
T-1249 W Q E W E Q K I T —— A L L E Q A Q I Q Q E K N E Y E L Q K L D K W A S L W E W F
图3 gp41介导的融合模型图[1]
注：gp120 和受体结合后与其脱离，暴露出的前发卡中间体可将N- 端融合多肽插入到靶细胞膜中。C- 功能区多肽反向折叠
到N - 功能区的凹槽中，这使病毒膜与靶细胞膜拉近，产生膜融合
1125第11期 朱　赟，等：HIV-1 gp41 NC 六螺旋的结构与功能研究
残基组成的PTM在膜模型上都具有融合活性。这些
片断是如何引起膜融合和融合孔形成的至今尚未知
晓。也有报道显示 ，gp41 C-末端亚区(subdomain)
能特异地使具有丰富胆固醇的膜变得不稳定；而
N-末端亚区则能使含胆固醇量低的膜排列顺序变得
不规则。同时，关于六螺旋形成的机制是如何影响
膜融合的，这一个过程中有许多细节的问题还存在
争议和猜测[9]。
另外，gp41 六螺旋形成以后，在膜融合最后
的阶段可能结合到某些细胞蛋白质上以发挥它的功
能。例如有一些实验室报道了关于gp41连接到细胞
表面某些成分的发现，Su 等[10]报道 gp41 的 N- 和
C- 功能区多肽DP107、DP178 能够连接到细胞表面
的一种属于七次穿膜G蛋白家族的FPR(formyl pep-
tide receptor)类受体上。gp41以及gp41多肽可能通
过与FPR的结合调控HIV-1辅助受体CXCR4和 CCR5
的表达。Alfsen等[11]发现gp41能够通过细胞膜上的
鞘糖脂半乳糖神经酰胺(glycosphingolipid galactosyl
ceramide，GAL Cer)连接到肠道上皮细胞表面。gp41
连接细胞可能和内吞作用介导HIV-1 感染上皮细胞
相关。有趣的是，他们发现用抗 ELD K W A 的 Ig A
抗体能够抑制gp41的这种连接作用，从而阻断HIV-1
通过内吞作用感染肠道上皮细胞。这和我们发现用
抗ELDKWA 的抗体2F5也能够抑制rsgp41 和淋巴细
胞的连接作用是一致的。
综上所述，对于gp41 结合蛋白的研究有助于
深入了解gp41 在 HIV-1 感染整个过程中扮演的角
色，解释gp41 对靶细胞的调控机制，为寻找新的
抗艾滋病药物靶点以及艾滋病抑制剂的设计提供有
益的思路。我们实验室的工作也是集中于这些方面
开展的。
2　HX XN P F
我们实验室利用分子生物学手段构建并表达纯
化了模拟HIV胞膜蛋白gp41 NC 核心区的融合蛋白
N36(L8)C34，为后续鉴定 gp41 与 HXXNPF 或者
XXXNPF 特征结构域的重组蛋白相互作用奠定了基
础。在得到重组蛋白N36(L8)C34 后，我们初步鉴
定了其与含有 HX XN P F 特征结构域的噬菌体克隆
L 7 . 8 之间的相互作用。通过实验，进一步发现
HXXNPF 特征结构域识别N36(L8)C34 六螺旋上的线
性表位而非构象性表位。随后我们合成了从
HXXNPF 基序中衍生的由13 个氨基酸残基组成的短
肽JCH-4(SHSQHLLNPFGGC)。JCH-4 能特异结合
N C 六螺旋，并且在较低的浓度下可以抑制模拟
HIV-1病毒感染的cell-cell膜融合过程。我们的结果
证实了HXXNPF 是一个gp41 融合核心区NC 六螺旋
的特征性结合基序。含有HXXNPF 基序的分子不仅
可以被设计为探针用来进一步研究gp41 NC 六螺旋
在膜融合过程中的作用，而且为研发新型的抗HIV-1
蛋白抑制剂提供了理论基础。
通过反复的实验论证，我们已经确认了含有
HXXNPF 特征结构域的小分子短肽能够特异性地与
gp41 核心区NC 上的线性表位结合，并且具有潜在
的抑制HIV-1 病毒的能力。为了进一步阐明其对膜
融合的抑制机理，我们比较了三个含有HXXNPF 基
序的不同大小的分子，包括噬菌体克隆L7.8、L7.8-
g3p*(噬菌体g3p蛋白上相对分子质量约10 k的片断)
和JCH-4(含有L7.8-g3p*上13个残基的短肽，相对
分子质量1.8 k)结合六螺旋和抑制合胞体形成的能
力。所有的分子都能特异性结合gp41 六螺旋，并
且都是结合在gp41 六螺旋的NHR 区域，但这三个
分子都不能抑制六螺旋的形成。在常规融合温度37℃
下，L7.8-g3p*和JCH-4能有效抑制HIV包膜糖蛋白
介导的合胞体形成；但是噬菌体克隆L7.8在同样条
件下却没有抑制活性。当采用非理想温度(31.5℃)
使融合速度放慢，令融合中间体前体转变成六螺旋
时，这三种含有HXXNPF 基序的分子都能抑制合胞
体的形成，而且都是在六螺旋形成之后通过结合到
六螺旋上起抑制膜融合的作用。我们的结果表明，
含有HXXNPF 基序的分子可能是通过结合到融合后
期形成的NC 六螺旋上，来抑制gp41 六螺旋介导的
膜融合的发生。这一抑制机理不同于T20、C34 等
蛋白抑制剂，提示了在 NC 六螺旋形成后膜融合并
没有马上发生，其后可能还有一系列未知的分子事
件。我们的结果为进一步完善HIV-1 膜融合模型提
供了理论支持[12]。
进一步研究发现，N、P、F 是介导结合的关
键氨基酸残基，我们希望借此鉴定发现细胞内与
gp41核心结合的蛋白。通过搜索蛋白质数据库，我
们发现Epsin在其C端结构域含有NPF基序，而Epsin
蛋白在clathrin介导的内吞中扮演重要的角色[13]。为
确定Epsin 与 gp41 核心的结合，我们构建了含有
gp41核心的融合蛋白GST-N36(L8)C34和含有Epsin
的 NPF基序的融合蛋白GST-Epsin-1-(470~499) 。
实验证实，gp41核心N36(L8)C34 能够与Epsin-1-
(470~499)结合，并且Epsin-1-(470~499)还能结合重
组可溶性的gp41(rsgp41)。我们进而合成了包含
1126 生命科学 第22卷
Epsin-1-(470~499)的多肽SJ-3136。多肽SJ-3136能
够以浓度依赖的方式阻断识别gp41六螺旋束的NC-1
单抗与N36(L8)C34 的结合，并能通过内吞途径抑
制HIV病毒颗粒进入细胞。以上结果表明Epsin 中
的NPF 基序参与了 Epsin 与 gp41 六螺旋的结合，
Epsin与gp41六螺旋结合有可能促进HIV-1通过内吞
作用进入细胞。这为进一步揭示HIV-1感染机理和设
计阻断HIV进入细胞的抑制剂提供了新的思路(图4)。
3　ΦΧΦΧΧΧΧΦΧΦ
我们用N36(L8)C34 从 12肽库里筛选到了一个
序列 WHW T S Y L Y G W S，这个序列里含有一个潜在
的gp41 NC结合基序，ΦΧΦΧΧΧΧΦΧΦ(Χ代表任
意氨基酸；Φ 代表 W、F 或 Y 氨基酸中的一个)。
窖蛋白(caveolin-1)为相对分子质量21~24 k的整合膜
蛋白，它是胞膜窖(caveolae)的主要结构成分。胞
膜窖呈细颈瓶状的细胞膜内陷，具有内吞的特性
(图5)。在胞膜窖的膜中含有抗去垢剂、富含鞘糖
脂的膜微区，称为“脂伐”(raft)。很多的病原体
包括病毒都可能是通过脂伐来完成它们的感染过
程。在内吞的过程中，窖蛋白对胞膜窖的形成
是非常重要的。它在膜中形成了一个发卡结构，
N- 和 C- 末端位于质膜的内侧。窖蛋白的近膜区
(aa61~101)是窖蛋白单体之间相互作用形成寡聚体的
部位。近膜区中含有一个脚手架区域(aa82~101)，
这个脚手架区域在信号转导过程中能与许多的细胞
蛋白结合。特别值得注意的是，在这个区域中含有
一个潜在的gp41六螺旋结合基序ΦΧΦΧΧΧΧΦΧΦ
(aa89~99)，这个序列刚好位于跨膜区。我们推测
窖蛋白脚手架区域可能在窖蛋白和gp41六螺旋的结
合中起作用。
为了确定这个基序是否在窖蛋白和gp41的结合
中发挥作用，我们构建了一个融合蛋白GST-Cav-1-
(61~101)，并用免疫共沉淀等方法来检测它们的相
互作用。实验结果表明，Cav-1-(61~101)既能与
CHO-WT 细胞膜表面表达的gp41结合，又能与293T
细胞内表达的 gp41 结合。从 Cav-1-(61~101)的
N- 端移去21个氨基酸的融合蛋白被命名为Cav-1-
(82~101)，该蛋白保留了ΦΧΦΧΧΧΧΦΧΦ基序，并
图 5 LLP 功能区结合 NC 功能区调节病毒粒子的进膜过程
图4 Epsin介导内吞途径的HIV-1感染模型
1127第11期 朱　赟，等：HIV-1 gp41 NC 六螺旋的结构与功能研究
且与窖蛋白脚手架区域(scaffolding domain)的序列重
叠。实验结果表明，Cav-1-(82~101)依然保持了和
293T细胞内表达的gp41结合的特性。同时Cav-1-
(61~101)和 Cav-1-(82~101)都能够和 N36(L8)
C34 所形成的六螺旋结合。以上结果表明：Cav-1-
(82~101)脚手架中的ΦΧΦΧΧΧΧΦΧΦ基序参与了窖
蛋白与gp41 六螺旋的结合作用。
HIV-1已经被报道可以通过脂伐和胞膜窖作为内
吞途径进入靶细胞。淋巴细胞质膜上脂伐的不稳定可
能会促进HIV-1穿过淋巴细胞膜。Hovanessian等[14]
证实HIV-1gp41与窖蛋白的结合是通过gp41 CHR的
一个疏水序列(ΦΧΧΧΧΦΧΧΦ)，在HIV-1感染的细
胞上形成一个复合物，但是gp41结合窖蛋白的具体
位置并不清楚。同时，在HIV-1 内吞和HIV-1 感染
的发病机制中gp41六螺旋起的作用也不是很清楚。
窖蛋白与gp41六螺旋结合有可能涉及到HIV-1膜蛋
白和靶细胞膜之间的融合过程，也有可能涉及到
HIV-1 通过内吞作用进入细胞的过程。这为进一步
揭示HIV-1 感染机理提供了新的思路[15]。
4　NC 功能区重要的氨基酸位点的研究
按照实验计划，通过大量的分子生物学工作，
我们成功地构建并表达了28个HIV-1融合核心NC六
螺旋的突变体。这些突变体包含了单点突变和连续
突变。突变位点主要集中在重要的N功能区暴露的
b、c、f 位点以及 C 功能区暴露的 c、f 位点。这
些突变体的获得将成为我们进一步开展以下研究工
作的有力工具：(1)利用这些突变体确定NC 六螺旋
结合蛋白或小分子抑制剂的具体结合位点，为寻找
针对 HIV-1 融合核心的新的药物靶点提供理论基
础；(2)利用这些突变体确定NC 六螺旋单克隆抗体
识别的表位序列，为寻找针对HIV-1 融合核心的中
和抗体表位提供理论基础。我们利用生物信息学等
手段深入的研究了 NC 六螺旋的结构特征。发现在
N端b-、f-位置上的残基相对暴露，并且经过螺旋
后两个相邻残基之间的距离大约是0.5 nm。而在一条
线性多肽上，两个相邻残基之间的距离小于0.43 nm，
故我们在此发现的基础上设计了一系列线性短肽来
尝试模拟N 端上的螺旋表位。经过大量的实验，我
们成功地获得了一条具有该模拟功能的线性多肽，
它的抗体可以识别N端螺旋以及NC六螺旋的天然结
构。我们的研究为利用线性短肽模拟天然螺旋结构
提供了理论支持，同时也为进一步研究针对gp41核
心区NC 的抗HIV-1 疫苗打下基础。
5　胞内重要结构域LLP的参与作用
目前国际学术界逐步聚焦于gp41胞内区在HIV-1
复制、出芽以及膜融合过程中发挥的潜在作用。鉴
于Abrahamyan等[16]提示HIV-1 gp41胞内区可能通过
与NC 六螺旋的某种关联来影响HIV 的膜融合过程。
对此，我们开展gp41 胞内区的相关研究，重点研
究其在膜融合过程中发挥的潜在作用。我们以gp41
胞内区核心LLP功能区为重点研究对象。利用分子
生物学技术，我们克隆到了LLP功能区的基因，并
且连接到了表达载体，经过条件摸索实现了其在大
肠杆菌中可溶性表达，并在国际上首次得到了不带
任何标签的纯的LLP12 重组蛋白，为进一步研究其
功能打下了基础。LLP 功能区在HIV-1 膜融合过程
中发生潜在作用时，我们发现亲和纯化的 ant i -
LLP12 抗体可以在放慢膜融合过程的条件下抑制膜
融合的发生。激光共聚焦的实验也证实了这些抗
体，尤其是针对LLP2 功能区的抗体，可以结合到
正在发生融合的细胞膜表面。这些结果强烈地暗示
了本来在细胞内的gp41胞内区LLP12可能在病毒与
靶细胞膜融合的过程中发生了空间位移，由胞内转
移到了胞外，进一步参与到了膜融合的过程中。这
为进一步完整地揭示HIV-1 膜融合过程，寻找新的
抗HIV-1 融合靶点提供了新的思路。
6　针对gp41单抗的研究
识别HIV gp41 胞外近膜区(MPER)的单抗4E10
具有广泛的中和活性，使其识别的表位成为HIV疫
苗设计的一个非常有吸引力的表位。然而，到目前
为止诱导产生类似4E10抗体的尝试都失败，可能是
由于缺乏正确的构象。因此，我们使用pIg-tail表
达系统构建了一系列真核细胞表面表达质粒。这些
质粒编码与Fc融合表达的MPER区(pIg-MPER)、完
整的gp41胞外区(pIg-gp41ect)、引入L568P突变的
gp41 胞外区(pIg-gp41ect-L568P)、缺失融合肽
(fusion peptide)的gp41胞外区(pIg-gp41ect-ΔFP)以及
缺失融合肽并引入L568P 突变的gp41胞外区(pIg-
gp41ect-ΔFP-L568P)，其中L568P突变能破坏gp41
六螺旋束核心的构象。将这些质粒转染CHO细胞后
检测其与4E10单抗的结合发现，与转染pcDNA3.0-
MPER 的细胞相比，4E10 与转染pIg-MPER 的细胞
的结合增强，说明pIg-tail载体能将4E10表位呈递
到细胞表面。单抗4E10与转染表达完整gp41胞外
区质粒pIg-gp41ect的细胞的结合却明显减弱，说明
1128 生命科学 第22卷
完整的gp41 胞外区有可能遮蔽4E10 表位。同时，
转染L568P突变和(或)缺失FP的质粒的细胞与4E10
的结合显著增强，说明由L568P引起的gp41六螺旋
构象的破坏以及融合肽的缺失能增强4E10表位的免
疫原性。我们进一步将这些真核表达质粒作为DNA
疫苗免疫BALB/c 小鼠，通过检测免疫后小鼠血清
与4E10多肽的结合来检测其免疫原性。实验结果表
明，免疫pcDNA-MPER 和 pIg-MPER 的小鼠血清具
有相似的抗体滴度，而免疫完整gp41胞外区(pIg-
gp41ect)的小鼠血清的抗体滴度，甚至低于前两者
的抗体滴度。有意思的是，免疫pIg-gp41ect-L568P
和pIg-gp41ect-ΔFP-L568P的小鼠血清的抗体滴度高
于免疫pIg-MPER的；而免疫pIg-gp41ect-ΔFP的血
清滴度与免疫pIg-MPER 的无明显差异，这些结果
说明L568P突变引起的gp41六螺旋构象的破坏能改
善4E10表位的免疫原性。这为合理地设计有效的靶
向HIV gp41 的疫苗提供了有价值的信息。
7　小结
HIV-1 gp41六螺旋在介导病毒与靶细胞间的膜
融合过程中起着重要作用。但是，其中还有很多的
细节我们还不清楚。而这些细节关系着艾滋病毒感
染机理的研究，是疫苗和药物研究的基础。虽然现
行的HIV侵染靶细胞的膜融合模型认为病毒与靶细胞
之间膜融合的发生是HIV NC六螺旋形成后的一个必
然结果，但是从 NC 六螺旋形成到膜融合发生，乃
至病毒基因组导入细胞这段时间内发生的详细生物学
事件并不清楚。追踪在膜融合过程中发生的时空变
化，有可能深入了解病毒感染靶细胞的详细过程。
我们一直关注的细节包括：第一，在六螺旋形成
后，膜融合的完成是否需要靶细胞蛋白或质膜上的
其他组分来辅助；第二，病毒可以经内吞途径侵入
靶细胞，gp41(NC六螺旋)可能与内吞过程中关键蛋
白质或内吞信号通路中的关键蛋白质相互作用。我
们将会继续深入开展这两方面研究，将为病毒经内
吞途径侵入靶细胞的感染模型做出贡献，同时为新
型病毒抑制剂和疫苗的研究提供新靶点和新思路。
[参　考　文　献]
[1] Root MJ, Kay MS, Kim PS. Protein design of an HIV-1
entry inhibitor. Science, 2001, 291(5505): 884-8
[2] Daniel MD, Letvin NL, King NW, et al. Isolation of T-cell
tropic HTLV-III-like retrovirus from macaques. Science,
1985, 228(4704): 1201-4
[3] Reeves JD, Doms RW. Human immunodeficiency virus type
2. J Gen Virol, 2002, 83(Pt 6): 1253-65
[4] Gallaher WR, Ball JM, Garry RF, et al. A general model for
the transmembrane proteins of HIV and other retroviruses.
AIDS Res Hum Retrov, 1989, 5(4): 431-40
[5] Delwart EL, Mosialos G, Gilmore T. Retroviral envelope
glycoproteins contain a “leucine zipper”-like repeat. AIDS
Res Hum Retrov, 1990, 6(6): 703-6
[6] Chan DC, Fass D, Berger JM, et al. Core structure of gp41
from the HIV envelope glycoprotein. Cell, 1997, 89(2): 263-
73
[7] Wild CT, Shugars DC, Greenwell TK, et al. Peptides corre-
sponding to a predictive α-helical domain of human immuno-
deficiency virus type 1 gp41 are potent inhibitors of virus
infection. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91(21): 9770-4
[8] Nieva JL, Nir S, Muga A, et al. Interaction of the HIV-1
fusion peptide with phospholipid vesicles: different struc-
tural requirements for fusion and leakage. Biochemistry,
1994, 33(11): 3201-9
[9] Shnaper S, Sackett K, Gallo SA, et al. The C- and the N-
terminal regions of glycoprotein 41 ectodomain fuse mem-
branes enriched and not enriched with cholesterol,
respectively. J Biol Chem, 2004, 279(18): 18526-34
[10] Su SB, Gao JL, Gong WH, et al. T21/DP107, a synthetic
leucine zipper-like domain of the HIV-1 envelope gp41, at-
tracts and activates human phagocytes by using G-protein-
coupled formyl peptide receptors. J Immunol, 1999, 162
(10): 5924-30
[11] Alfsen A, Iniguez P, Bouguyon E, et al. Secretory IgA spe-
cific for a conserved epitope on gp41 envelope glycoprotein
inhibits epithelial transcytosis of HIV-1. J Immunol, 2001,
166(10): 6257-65
[12] Huang JH, Liu ZQ, Liu S, et al. Identification of the HIV-1
gp41 core-binding motif-HXXNPF. FEBS Lett, 2006, 580
(20): 4807-14
[13] Huang JH, Qi Z, Wu F, et al. Interaction of HIV-1 gp41 core
with NPF motif in Epsin: implication in endocytosis of
HIV. J Biol Chem, 2008, 283(22): 14994-5002
[14] Hovanessian AG, Briand JP, Said EA, et al. The caveolin-1
binding domain of HIV-1 glycoprotein gp41 is an efficient B
cell epitope vaccine candidate against virus infection.
Immunity, 2004, 21(5): 617-27
[15] Huang JH, Yang HW, Liu S, et al. The mechanism by which
molecules containing the HIV gp41 core-binding motif
HXXNPF inhibit HIV-1 envelope glycoprotein-mediated
syncytium formation. Biochem J, 2007, 403(3): 565-71
[16] Abrahamyan LG, Mkrtchyan SR, Binley J, et al. The cyto-
plasmic tail slows the folding of human immunodeficiency
virus type 1 Env from a late prebundle configuration into
the six-helix bundle. J Virol, 2005, 79(1): 106-15