HIV-1广谱中和抗体PGT135的结构和识别的抗原表位研究

【摘要】人类免疫缺陷病毒(HumanImmunodeficiencyVirus,HIV)分为HIV-1与HIV-2。绝大多数HIV感染是由HIV-1造成的,并且90%以上的HIV-1感染者会在10-12年内发展成为艾滋病。HIV-1极易在感染过程中发生突变,逃逸人体免疫系统的监控,通过疫苗诱导HIV-1广谱中和抗体的产生是很困难的,因此设计保护性HIV-1疫苗一直是人类的梦想。尽管抗病毒药物在治疗HIV-1方面取得了显著的成果,但目前还没有疫苗能有效地预防和控制HIV-1感染。HIV-1自然感染过程中,会产生广谱中和抗体,近年来分离的VRC01类抗体、PT系列和PGT系列抗体能中和目前世界范围内流行的大多数毒株,尤其是VRC01类抗体能中和90%以上的世界流行株。但HIV-1广谱中和抗体,在HIV-1感染后数月甚至1-2年后才会产生。HIV-1自然感染过中,广谱中和抗体产生相对比较滞后,因此不能有效地清除体内感染的HIV-1病毒。最近,人们通过结构生物学的方法,研究HIV-1广谱中和抗体与HIV-1膜蛋白gp120或者gp41复合物的结构,对HIV-1广谱中和抗体以及这些抗体所识别的HIV-1膜蛋白的保守性表位有了更加深入的了解。了解HIV-1广谱中和抗体以及这些抗体所识别的抗原表位,有助于HIV-1疫苗的研究。我们可以根据HIV-1广谱中和抗体的表位进行HIV-1疫苗的免疫原设计,同时也可以将HIV-1广谱中和抗体用于被动免疫。本文选取HIV-1广谱中和抗体PGT135进行研究,对已有的PGT135抗体基因进行密码子优化,在293T细胞中进行抗体的大量表达和纯化,对PGT135进行晶体结构解析；检测PGT135抗体对HIV-1假病毒中国流行株的中和敏感性；用酵母展示随机抗原片段库,筛选PGT135抗体所识别的抗原表位；用酵母展示抗原随机突变库,筛选PGT135抗体所识别的抗原表位的重要氨基酸位点,用假病毒中和抑制实验验证PGT135抗体所识别抗原表位中的关键性位点；表达PGT135抗体所识别的抗原表位片段,通过筛选人类非免疫的单链抗体(singlechainfragmentsvariablescFvs)酵母库,寻找与PGT135抗体类似的HIV-1广谱中和抗体。通过解析PGT135抗体的晶体结构,发现PGT135抗体比VRC01类抗体的重链有较长的互补决定区(complementaritydeterminingregion,CDRH3),可能对这类抗体识别隐蔽的糖基化位点有一定的帮助；PGT135抗体对HIV-1中国流行株病毒大多数有中和抑制作用；用酵母展示抗原随机突变库,筛选出PGT135抗体的抗原表位在HIV-1膜蛋白gp120的V3loop区和V4loop区之间；利用酵母表面展示抗原随机突变库,筛选出PGT135抗体所识别的重要氨基酸位点。用假病毒中和抑制实验,验证了HIV-1膜蛋白上仅仅一个糖基化位点的改变,就可以改变抗体对HIV-1的中和敏感性。用昆虫细胞表达的PGT135识别的抗原表位,从人类未免疫的scFvs,筛选出对PGT135抗体表位的抗原片段有结合能力的抗体。对HIV-1广谱中和抗体PGT135晶体结构的解析以及它所识别的抗原表位研究,可以为HIV-1疫苗的设计提供帮助。可以将PGT135抗体所识别的表位用于设计HIV-1疫苗的免疫原,也可以将PGT135用于被动免疫中疫苗的设计。
【作者】杨静；
【导师】张林琦；
【作者基本信息】北京协和医学院，病原生物学，2014，博士
【关键词】HIV-1；广谱中和抗体；PGT135；表位；疫苗；

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