HIV-1是一种具有宿主特异性的逆转录病毒，只有在感染人后会引起艾滋病。TRIM5α、APOBEC3、Tetherin、SAMHAD1及MX2等是一类具有物种特异性地抑制HIV-1在宿主细胞中复制的限制因子。在病毒-宿主的相互作用中，病毒往往也进化出拮抗宿主限制因子的蛋白。病毒在不同宿主中也会发生相应的适应性进化，从而突破宿主之间的种间屏障，实现跨物种传播。宿主限制因子是灵长类动物不能感染HIV-1的关键原因。缺乏能够直接感染HIV-1并发展为艾滋病的合适非人灵长类动物模型严重阻碍了对HIV-1致病机制的研究和疫苗药物的研发。

平顶猴是唯一证实可直接感染HIV-1的旧大陆猴，但感染后发病进展缓慢。郑永唐学科组率先阐明了平顶猴对HIV-1易感的分子机制，发现一种关键的HIV-1限制因子TRIM5α与CypA形成了一个新的融合基因TRIMCypA，该融合蛋白失去了限制HIV-1在平顶猴中复制的能力（Liao CH et al, 2007, AIDS; Kuang YQ et al, 2009, Retrovirology）。首次建立了HIV-1感染北平顶猴（Macaca leonina）艾滋病动物模型，发现HIV-1在北平顶猴体内呈现持续性低水平复制（Pang W et al, Sci Bull, 2017），宿主限制因子APOBEC3也诱导了HIV-1病毒的超突变（Pang W et al, Front Immunol, 2018），北平顶猴APOBEC3G异常剪切降低了其对HIV-1基因组编辑压力（Zhang XL et al, J Virol, 2020）。转录因子ZNF683和干扰素IFN-α/γ可能是抑制HIV在北平顶猴体内复制及延缓发病的重要因素（Lu Y et al, Viruses, 2022; He WQ et al, Microbes Infect, 2022）。

为了克服灵长类动物宿主限制因子APOBEC3G对HIV-1的抑制作用，还构建了HIV-1 vif基因被SIVmac vif取代的重组HIV-1毒株stHIV-1sv。在急性感染阶段，stHIV-1sv在北平顶猴中的复制比HIV-1NL4.3更强。但复制在慢性感染阶段逐渐减弱，这意味着北平顶猴中的其它限制因子也可能在控制HIV-1感染中发挥作用（Pang W et al, Front Immunol, 2018）。

在本研究中，中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员学科组博士研究生路莹基于前期构建的stHIV-1sv感染的北平顶猴动物模型，从感染不同时间点的外周血细胞中分离病毒，拟分离感染性更强的北平顶猴适应性毒株。研究结果显示，感染后137周分离的病毒体外感染性远远强于原始株和其它时间点分离的病毒。病毒全长测序发现，Vpu蛋白保守位点发生了VpuG53D突变。

已知Tetherin能限制HIV-1病毒粒子的释放并被HIV辅助蛋白Vpu所拮抗。我们通过检测细胞表面的北平顶猴Tetherin以及子代病毒的释放，发现VpuG53D获得了更强拮抗北平顶猴Tetherin的能力，并显著增强了HIV-1子代病毒的释放。人工构建了VpuG53D单点突变的HIV-1病毒，体外感染北平顶猴细胞后，诱导的免疫反应较弱，且能够增强病毒对干扰素的抵抗能力。机制研究发现，Vpu第53位氨基酸的酸碱性对其降解北平顶猴限制因子Teherin具有重要意义，该位置酸性氨基酸影响Vpu蛋白质的结构并增强了与北平顶猴Tetherin的相互作用。用蛋白酶体抑制剂处理细胞后，VpuG53D降解北平顶猴Tetherin的能力完全被抑制，表明VpuG53D通过蛋白酶体途径拮抗北平顶猴Tetherin。该降解过程需要Vpu第S52/S56处的丝氨酸参与，并依赖于宿主E3泛素连接酶接头蛋白β-TrCP1/2，Tetherin的DDIWK结构域促进Tetherin的自身泛素化，也能够影响VpuG53D对其降解。

本研究首次探讨了Vpu和北平顶猴限制因子Tetherin在HIV-1适应性进化中的相互作用，为构建合适的HIV-1非人灵长类动物模型奠定理论基础 （图1）。相关研究论文 “A novel Vpu adaptive mutation of HIV-1 degrades Tetherin in northern pig-tailed macaques (Macaca leonina) mainly via the ubiquitin-proteasome pathway and increases the viral release”近日在线发表于国际病毒学期刊Journal of Virology（2023, doi: 10.1128/jvi.00200-23）上。中国科学院昆明动物研究所博士生路莹为该文的第一作者，郑永唐研究员为通讯作者。该研究得到NSFC-云南联合基金、国家重点研发专项等项目资助。

图1. HIV-1 VpuG53D拮抗北平顶猴限制因子Tetherin并增强子代病毒释放