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    人們很早之前就知道HIV病毒通過(guò)殺死CD4+ T細胞，從而削弱免疫系統的防御功能。目前研究者發(fā)現，HIV病毒整合到宿主細胞基因組中后所激活的DNA-PK蛋白正是T細胞死亡應答反應的動(dòng)因。

    逆轉錄病毒（retroviruse）是包括HIV在內的一類(lèi)病毒，這些病毒在通常情況下并不會(huì )破壞被感染的細胞。它們反而會(huì )做為"遺傳性寄生蟲(chóng)"來(lái)進(jìn)行繁殖：當逆轉錄病毒自身的RNA基因組被逆轉錄成相應的DNA,并被整合到宿主細胞DNA中后，病毒就會(huì )利用宿主細胞來(lái)表達病毒分子；而即便宿主細胞仍然在旺盛生長(cháng)之中，也會(huì )釋放出大量的子代病毒。然而如果一種被稱(chēng)為活化CD4+ T細胞的人類(lèi)白細胞發(fā)生感染的話(huà)，那么就需要另當別論了。事實(shí)上，正是由于大量的活化CD4+ T細胞被HIV病毒破壞，才導致機體出現嚴重的免疫缺陷，即艾滋病（AIDS）。Cooper等人報道指出，CD4+ T細胞的這種死亡是細胞在其基因組被病毒整合后所出現的一種應答反應。此外作者也指出，這一應答過(guò)程中的主要參與者是DNA依賴(lài)性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase）；這種酶在正常情況下與細胞死亡無(wú)關(guān)，而是與DNA損傷修復相關(guān)。

    逆轉錄病毒"全副武裝"地進(jìn)入其宿主細胞，以便實(shí)施病毒復制的最初基本步驟。病毒內的逆轉錄酶（reverse transc**tase）確保病毒能夠根據自身的RNA基因組，迅速合成相應的DNA雙鏈。一旦病毒DNA分子形成后，另一種病毒相關(guān)性酶--整合酶（integrase）隨即結合到病毒DNA的末端區域上，并對其進(jìn)行加工。由病毒DNA、整合酶和其它病毒及宿主細胞的蛋白質(zhì)所組成的蛋白復合體隨后被運送到細胞核內，整合酶在細胞核內催化一種分裂和連接并存的協(xié)同反應，使病毒DNA的3'端連接到宿主DNA雙鏈切口的5'端上。宿主細胞可能會(huì )在感染后26小時(shí)之內對整合位點(diǎn)上剩余的DNA缺口和突出端進(jìn)行修復，此時(shí)就可以檢測得到病毒衣殼蛋白的表達。

    Cooper等人在體外實(shí)驗中研究了被HIV感染的人類(lèi)CD4+ T細胞中這一過(guò)程的情況。他們發(fā)現宿主細胞在感染后36小時(shí)之內會(huì )表達HIV病毒DNA及其編碼的蛋白，但是在感染后第二天，宿主細胞就會(huì )停止表達病毒DNA與蛋白，同時(shí)出現大范圍的細胞死亡。這一時(shí)間范圍與AIDS患者體內被感染的活化CD4+ T細胞的半衰期估計值相一致，但是之前的研究并未確定什么是活化CD4+ T細胞死亡的觸發(fā)器。Cooper等人發(fā)現，在活化CD4+ T細胞被感染之前，如果加入病毒逆轉錄酶或整合酶的抑制劑【作者分別用的是依法韋倫（efavirenz）與雷特格韋（raltegravir）】的話(huà)，就會(huì )防止細胞發(fā)生死亡和HIV蛋白質(zhì)失表達。此外，用雷特格韋處理活化CD4+ T細胞（在被感染者接受抗逆轉錄病毒治療之前，從其體內所分離出來(lái)的），可以避免一些細胞出現HIV病毒誘導的細胞死亡。

    當病毒的整合過(guò)程被阻斷時(shí)，病毒DNA就會(huì )出現自由末端。Cooper等人也證實(shí)，正如之前所發(fā)現的那樣，病毒DNA自由端發(fā)生率的增加并不會(huì )促進(jìn)細胞死亡。他們也發(fā)現，在整合到宿主細胞基因組后所出現的病毒基因表達也不會(huì )促進(jìn)細胞死亡。以上這些研究結果以及Cooper等人的其它結果均強烈支持了以下結論：病毒整合才是促進(jìn)被HIV感染的T細胞死亡的重要步驟。

    這一結論與以下觀(guān)點(diǎn)相一致：即宿主細胞會(huì )將病毒DNA的整合看成是一個(gè)DNA損傷事件。哺乳動(dòng)物細胞進(jìn)化出了一套復雜的、部分重疊的DNA損傷應答機制，而磷脂酰肌醇-3-激酶樣蛋白家族（phosphatidylinositol-3-kinase-like protein）的三大成員--ATM、ATR與DNA依賴(lài)性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase, DNA-PK）則是這一應答反應中的重要參與者。眾所周知，ATM與DNA-PK均參與了DNA雙鏈斷裂的過(guò)程，并能被DNA雙鏈斷裂激活；HIV病毒和其它逆轉率病毒的DNA整合到某些類(lèi)型的細胞DNA中后，啟動(dòng)了DNA修復過(guò)程，而以往有研究發(fā)現，這些酶參與了DNA修復過(guò)程。因此，Cooper等人對他們的發(fā)現（即CD4+ T細胞在感染HIV病毒后可激活ATM與DNA-PK的活性）并不感到驚奇，但是他們所揭露的DNA-PK的功能卻令人倍感震驚。

    研究者們也觀(guān)察到另外兩種DNA損傷應答反應的指標--組蛋白H2AX與p53蛋白的磷酸化水平出現了增加。有越來(lái)越多的證據表明，在應對嚴重的DNA損傷或DNA結構異常時(shí)，DNP-PK可能會(huì )與p53形成一種能通過(guò)凋亡機制來(lái)促進(jìn)細胞死亡的復合物。 Cooper等人也提供證據表明，在被HIV感染的活化CD4+ T細胞中的確如此；他們指出用p53或DNA-PKcs（DNA-PK的催化亞基）的抑制劑（而不用ATM抑制劑）來(lái)處理被感染的活化CD4+ T細胞，就能夠在病毒感染的情況下阻斷被感染細胞的死亡。

    Cooper等人的結果更為引人注目。他們報道指出，如果活化CD4+ T細胞并未發(fā)生病毒感染，但卻用依托泊苷（Etoposide）【一種能夠通過(guò)抑制拓撲異構酶II（topoisomerase II）的DNA鏈連接功能，從而誘導DNA單鏈與雙鏈斷裂的物質(zhì)】進(jìn)行了處理的話(huà)，那么用相同的DNA-PKcs抑制劑再進(jìn)行處理時(shí)，這些CD4+ T細胞的死亡數量就會(huì )增加。因此，DNA-PK的活性似乎能使活化CD4+ T細胞出現相反的結局，這就取決于T細胞處于何種背景之下：在應對依托泊苷所造成的損害時(shí)，DNA-PK是DNA修復和細胞生存所必需的物質(zhì)；然而在HIV病毒DNA發(fā)生整合之后，DNA-PK就能誘導凋亡（圖1）。

    圖1 相反的DNA損傷應答反應。a:當細胞感染HIV病毒時(shí)，病毒整合酶就會(huì )誘導宿主細胞的DNA出現雙鏈斷裂，并將其RNA基因組逆轉錄而來(lái)的DNA插入到斷裂處。某些細胞能夠在這一整合過(guò)程中幸存下來(lái)，但是活化的CD4+ T細胞卻不能。Cooper等人指出，這一現象的原因是：在這些活化CD4+ T細胞中，DNA雙鏈斷裂后所激活的DNA-PK能夠誘導p53介導的凋亡性細胞死亡。b:依托泊苷能夠與DNA解鏈蛋白--拓撲異構酶II相互作用，防止正常細胞復制過(guò)程中所出現的DNA斷裂發(fā)生重新連接，因此用依托泊苷處理活化的CD4+ T細胞也能夠導致DNA雙鏈斷裂。然而，在這種情況下，DNA-PK的激活就能促進(jìn)DNA修復，從而使細胞幸存下來(lái)。

    這一研究極具說(shuō)服力地指出，HIV病毒的整合酶與DNA-PK是在感染HIV病毒后CD4+ T細胞死亡過(guò)程的重要參與者；但是該研究也讓我們渴望更深入地了解其中的機制。DNA-PKcs所具有的這些看似相互矛盾的功能是如何在這些細胞中協(xié)調存在的呢？

    一條可能的線(xiàn)索是：依托泊苷所引起的DNA損傷與HIV病毒整合所引起的DNA損傷完全不同，后者還需要經(jīng)歷一個(gè)單鏈病毒DNA的中間狀態(tài)。然而，由于CD4+ T細胞在發(fā)生感染的第一天或第二天，就會(huì )產(chǎn)生HIV病毒蛋白和大量的子代病毒，因此我們可以假定，在CD4+ T細胞中，病毒DNA整合過(guò)程所造成的DNA損傷實(shí)際上已經(jīng)被修復了：凋亡似乎是一種延遲的應答反應。

    這一應答反應具有細胞類(lèi)型特異性--即HIV病毒對其它人類(lèi)細胞（例如巨噬細胞）和其它大量的細胞系并無(wú)毒害作用--這一特異性向我們提示了另一條可能的線(xiàn)索。在不同類(lèi)型的細胞中，DNA-PK或其靶標的濃度或細胞位置可能會(huì )影響DNA-PK激活時(shí)所產(chǎn)生的效果。另一種可能是，在HIV感染的T細胞中，其DNA修復機制的其它成員可能會(huì )出現失衡情況，這將會(huì )使細胞更容易發(fā)生凋亡。然而盡管這些問(wèn)題尚未解決，但是Cooper等人所提出的以下建議似乎非常正確：即用能夠阻斷HIV病毒整合過(guò)程的藥物治療HIV感染者，不僅可以抑制病毒的復制，同時(shí)也應當增強T細胞的生存能力。