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CBX4形成液相分离小体并SUMO化EZH2促进HIV-1潜伏感染的机制研究

批准号:
82102385
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
马显才
依托单位:
学科分类:
逆转录病毒与感染
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
马显才

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
HIV-1潜伏感染是艾滋病功能性治愈的主要障碍。为了根除病毒储藏库,受感染的细胞必须被特异性激活和清除。然而当前所开发出的潜伏感染激活剂(LRA)均收效甚微。因此我们试图寻找新靶点用于开发高效安全的LRA。我们在多种模型中均发现:多梳蛋白家族成员CBX4可以促进HIV-1的潜伏感染,并招募H3K27me3修饰蛋白EZH2。为此,我们提出了CBX4介导HIV-1潜伏感染的新机制,即:CBX4招募EZH2形成抑制性蛋白复合体富集于HIV-1启动子附近,建立并维持抑制性表观遗传学修饰H3K27me3,从而促进HIV-1的潜伏感染。进一步的预实验显示:CBX4复合体为一种新的核内液相分离(LLPS)小体,并对EZH2进行SUMO化修饰。本项目拟进一步评价和证实CBX4通过形成液相分离小体和SUMO化EZH2促进HIV-1潜伏感染的调控机制。为确立CBX4作为LRA研发的新靶点提供更充分的科学依据。
英文摘要
HIV-1 latency is the major obstacle to achieve a functional cure of AIDS. To eradicate viral reservoirs, HIV-1-infected cells must be specifically reactivated and eliminated. However, present latency-reversing agents (LRAs) are quite dissatisfactory. Thus, we try to find new targets to develop LRAs with high efficiency and low toxicity. In several latency models, we found that polycomb-group (PcG) protein CBX4 promoted HIV-1 latency and recruited H3K27me3 modifier EZH2. Here, we propose the novel mechanism of CBX4-mediated HIV-1 latency, which is: CBX4 recruits EZH2 to the HIV-1 promoter and forms suppressive protein complex, followed by the establishment and maintenance of suppressive epigenetic modification H3K27me3, resulting in the formation of HIV-1 latency. Further preliminary experiments indicated that CBX4 complexes were novel liquid-liquid phase-separated (LLPS) nuclear bodies. CBX4 SUMOylated EZH2 utilizing its SUMO E3 ligase activity. Our study will further evaluate and confirm the mechanisms of CBX4-mediated HIV-1 latency by forming LLPS bodies and SUMOylating EZH2, which will provide more sufficient scientific evidences to ascertain that CBX4 could be the novel target to develop LRAs.
艾滋病不能被治愈的根本原因在于HIV-1的潜伏感染。尽管我们已经有联合抗病毒疗法用于控制疾病进程,但这种治疗策略治标不治本,无法根除HIV-1潜伏库。基于此,科学家们提出了多种功能性治愈艾滋病的策略,其中最主要的方案为“激活与杀灭”策略。然而,目前所开发出的潜伏感染激活剂(LRA)均收效甚微。因此,有必要开发新型的靶点用于研制更加有效的LRA。基于以上关键科学问题,我们聚焦组蛋白甲基化表观遗传学修饰网络,尝试寻找介导HIV-1潜伏感染的关键因子。结果显示,组蛋白H3K27me3抑制性表观遗传学修饰家族成员可以广泛地抑制HIV-1的表达。其中多梳抑制复合体1(PRC1)家族成员CBX4,可以在多种潜伏感染模型中均促进HIV-1的潜伏感染。CBX4主要通过增强HIV-1启动子附近的H3K27me3修饰促进HIV-1的表达沉默。此外我们还发现,CBX4在HIV-1启动子附近形成大量的小体结构。进一步实验显示,CBX4小体通过CBox结构域形成液相分离凝聚体。并且CBX4还可以利用自身SUMO E3连接酶活性,对EZH2进行SUMO化修饰,进而促进EZH2的H3K27me3修饰活性。而CBX4液相分离能力的解除,则抑制了EZH2的SUMO化,从而导致HIV-1启动子附近H3K27me3修饰的降低,进而再激活潜伏的病毒。我们还在HIV-1感染者临床样本中,确证了CBX4对HIV-1潜伏感染的促进作用。该项研究成果以科学论文的形式发表于国际著名分子生物学期刊EMBO Reports杂志。以上研究表明,CBX4为HIV-1潜伏感染的新型促进因子。开发LRA靶向消除CBX4或抑制其液相分离能力有望为全局性激活潜伏的HIV-1提供新策略,进而利用宿主免疫监控杀灭病毒及受感染的细胞。该研究也有望为应对其他病毒如HBV、SARS-CoV-2等的感染与复制提供表观遗传学和液相分离调控研究思路。
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