CCR5基因多态性的研究进展

【关键词】  盛磊,常生军,程江

　　［关键词］ 获得性免疫缺陷综合征；CCR5基因多态性；研究进展

　　1  概述

　　获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)自1981年在美国首次被发现以来，迅速在世界范围内蔓延，成为危害人类健康最为严重的传染病之一。人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)是AIDS的病原体。HIV属逆转录病毒科(Retroviridae)慢病毒属(Lentivirus)灵长类慢病毒群(Primaite Lentivirus group)，有外膜的单股、双基因组RNA病毒。根据病毒的抗原性和基因结构的差异，可将其分为Ⅰ型(HIV1)和Ⅱ型(HIV2)。HIVⅠ、HIV2型的形态完全相同，但两者核苷酸序列相差超过40％。目前，HIV1在世界范围内流行，HIV2虽然在全球有散在的病例报道，但主要局限于非洲的少数几个国家［1］，因此，世界各国投入了大量的人力、物力对HIV1病毒进行研究并取得重大进展。

　　1．1  趋化因子  趋化因子(intercrine)是一类主要由免疫细胞产生的具有趋化特异性及激活白细胞引发炎症反应的细胞因子，目前已发现约50余个成员。根据其多肽链一级结构中保守的第1位、第2位两个半胱氨酸(C)的排列方式，可将其分为4个亚类：C亚类(γ亚类)，趋化因子为lymphotactin(Ltn)；CX3C亚类(δ亚类)，趋化因子有fractalkine1617；CXC亚类(α亚类)，趋化因子包括IL8(白细胞介素8)、MIP2(巨噬细胞炎性蛋白2)和SDF1(基质细胞衍生因子1)等；CC亚类(β亚类)，趋化因子含MIP1α、MIP1β及RANTES(活化后可调节的、正常T细胞表达并可能分泌的因子)等［2］。

　　1.2  趋化因子受体  趋化因子受体(chemokine receptor)属于G蛋白偶联受体，此受体有7个跨膜区，又称七跨膜区受体超家族。根据受体结合趋化因子种类的不同将受其称为CXCR1CXCR6、CCR1CCR11、XCR1和XCR2等趋化因子受体，其中CCR5和CXCR4为HIV1毒株感染人体的主要辅助受体，CCR2和CCR3是次要辅助受体。不同的HIV毒株感染不同类型靶细胞的能力是不同的，这种现象称为HIV的细胞嗜性(celltropism)，所有的HIV毒株都能感染原代CD4T细胞。有些毒株能感染单核巨噬细胞，但不能感染转化的T细胞系列(体外培养的T细胞)，这种HIV毒株称为巨噬细胞/单核细胞嗜性(M嗜性，Mtropic)毒株。相反，能在转化的T细胞系中繁殖的毒株，只能感染原代的T细胞，而不能感染巨噬细胞或单核细胞，这些毒株称为T细胞嗜性(T嗜性，Ttropic)毒株。M嗜性的HIV进入靶细胞时，以CCR5为辅助受体；而T嗜性的HIV进入靶细胞时，则以CXCR4作为辅助受体。除此之外，还存在双嗜性(dualtropic)的HIV毒株，即能够使用两类辅助受体中的任何一个［3］。T细胞表面的CD4分子是HIV的天然受体(第一受体)，因此，CD4细胞是HIV感染的主要靶细胞［4］。HIV1外膜蛋白gp120的V3区与靶细胞表面的CD4分子结合形成复合物后，可诱导gp120亚单位的构型发生改变，暴露出与邻近辅助受体的结合部位。由于CD4分子与HIV结合只能诱导外膜蛋白本身构象的改变，不能影响到跨膜蛋白，故HIV必须借助于辅助受体(第二受体)的结合才能使V3区与TM(穿膜蛋白gp41)从HIV1粒子表面露出并与宿主靶细胞膜融合完成感染的过程［5］。HIV1侵入靶细胞所借助的辅助性受体随感染的不同阶段而异，在感染的初期是以CCR5为主，随着感染的深入，HIV由嗜巨噬细胞性转为双嗜性(巨噬细胞嗜性和T细胞嗜性)及T细胞嗜性，后者以CXCR4为主要辅助性受体［6］，因此，作为HIV1早期感染人体主要辅助性受体的CCR5倍受人们的关注。

　　2  CCR5基因多态性

　　2．1  CCR5基因  CCR5基因位于人染色体3q21．3，由1个启动子、2个外显子和1个中间分隔的内含子组成。其中外显子1含43bp的5＇-非编码区(5＇-UTR)，外显子2含1bp的5＇-UTR及1个开放读码框(ORF)，其转录的mRNA长3．4kb，翻译产物CCR5由352个氨基酸组成，分子量40．6kD［7］。CCR5具有G蛋白偶联受体所特有的7个跨膜区(7TM)、4个胞外结构域和4个胞外区，其第2个胞内环状区有DRYAI序列(为N糖基化位点并与信号传递密切相关)；羧基末端有5个S／T(丝氨酸／苏氨酸磷酸化位点)，与其他G蛋白偶联受体不同之处是，其氨基末端无糖基化保守序列，此区为趋化蛋白受体多样化区。CCR5在胞外区有4个Cys，其中第1个、第2个胞外环的2个Cys(101、178位)形成二硫键此结构是趋化蛋白的保守结构域；第3个胞外环的120位Cys和N末端的270位Cys所组成的二硫键构成了CCR5特有的结构，该结构对CCR5分子形成稳定的构象和与特异性配体的结合有重要意义［8］。

　　2．2  CCR5△32  CCR5△32是指CCR5等位基因编码区第185位氨基酸密码子以后发生了32个碱基的缺失。CCR5△32包括纯合子和杂合子两种。纯合子是指构成CCR5的两条链均发生了32个碱基缺失；杂合子则指其中一条链发生碱基缺失的现象［9］。目前的研究认为，纯合子的的个体能有效地抵抗HIV1对人体的感染，其主要原因可能是CCR5纯合性的突变导致翻译时读码框错位，其产物CCR5发生第2胞外区域缺陷，使得7个跨膜结构中的后3个跨膜区消失，第3胞内环和胞内C末端区域缺失，在宿主细胞表面产生无功能的穿膜蛋白，从而造成HIV1gp120和V3复合物不能与变异的CCR5结合，阻止了HIV1对宿主细胞的感染［8,11,12］，但这种抵抗作用不是绝对的。Shenppard等在2002年报道个别纯合性突变的HIV1感染者，他们认为产生这种现象的原因可能是该患者早期感染的HIV1毒株是T细胞嗜性的而非M嗜性所致［10］。CCR5△32杂合子虽无抵抗HIV1感染的作用，但可显著推迟AIDS的发生，可能的原因：一是杂合子会减少CCR5在宿主细胞表面的表达，进而减少病毒的复制，明显降低HIV1RNA在血浆中的含量［10］；二是某些杂合子个体内CCR5配体(RANTES、MIP1α和MIP1β等)在血浆中的浓度明显增加，与HIV1竞争性结合CCR5，从而延缓疾病的进程，最后与CCR5△32翻译后的受体仅含215个氨基酸，易被机体降解，且不表达在宿主细胞表面而影响CCR5的功能有关［10,11］。CCR5△32的分布有较明显的地域和种族差异，例如以色列人群中的检出率为20．93％，中东地区和印度次大陆为2%～5％［12］。我国是多民族国家，各民族之间CCR5△32的检出率差异有显著性，如汉族为0．12％且均为杂合子性突变，维吾尔族则高达3．48％，而藏族则为0％［13］。

　　2．3  CCR5m303  CCR5m303是指在CCR5读码框内303位碱基由A→T的点突变。突变使读码框内形成一个终止子，导致CCR5的翻译提前完成而产生无功能的CCR5穿膜蛋白，其作用与CCR5纯合突变一样也有抵抗HIV1感染的作用。如果同一个体内2条染色体同时发生CCR5△32和CCR5m303突变，将导致CCR5功能的全部丧失，这些个体对CCR5依赖病毒有着极强的抵抗力［14］。CCR5m303在人群中的突变率较低，Quillent等人报道意大利人为0．2％［14］，而我国尚未见个例报道［15］。

　　2．4  CCR5894C  CCR5894C是指CCR5基因编码区内894位C碱基的缺失而导致后面相邻的299308位氨基酸发生改变，使随后的44个氨基酸由于翻译终止而缺失，最后造成CCR5受体蛋白的C末端的胞内部分发生改变，对CCR5的磷酸化及信号的传导功能产生一定的影响［16,17］。Ansari等报道CCR5894C为及日本人所特有［16］。刘明旭等通过对汉族和部分少数民族的调查，仅发现汉族(2．15％)及藏族(0．53％)存在CCR5894C，且高危人群的HIV阴、阳个体之间的突变频率没有明显的相关性，因此，他们认为CCR5894C在中国人群中对HIV1的易感性没有太大的影响［18］。

　　3  小结

　　随着我国对AIDS预防力度的加大，经性途径传播方式感染HIV的人数所占的比重逐渐增加。因此，CCR5基因多态性的研究为AIDS的预防及提供了新的手段和方法。CCR5调控区、非编码区为多态性区域，而编码区的多态性频率较低，但编码区基因多态性研究仍取得了重大进展并不断有新的突变被发现。目前公认的能对HIV感染和AIDS进程有影响的只有CCR5△32和CCR5m303，而CCR5894C的作用仍不十分明确，这些多态性存在着明显的地域和人种间的差异［10］。我国是多民族国家，因此我国少数民族CCR5基因多态性的普查，尤其是一些国人特有的基因多态性的分析，将对我国AIDS的预防和治疗有一定的指导意义。

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