HIV-1基因组隐藏开放阅读框的翻译组学解析：核糖体图谱揭示新型T细胞抗原库

本研究通过核糖体图谱（Riboseq）技术系统解析了HIV-1感染CD4+ T细胞过程中的非经典翻译事件，在病毒基因组中鉴定出98个保守的替代开放阅读框（ARFs），其中43个可编码引发多功能T细胞应答的病毒多肽。该发现不仅拓展了HIV免疫原性抗原谱，为疫苗设计提供新靶点，更揭示了病毒基因组中潜在功能性微蛋白的存在可能。研究团队结合免疫肽组学技术，首次证实HLA-A*02:01分子可递呈源自ARF的天然抗原肽ILINGQYSL。

　　

在HIV/AIDS研究领域，病毒经典蛋白编码区（CDSs）的免疫原性已被广泛研究，但基因组中大量非编码区域的翻译潜力长期被忽视。传统观点认为，开放阅读框（ORF）需要满足严格的长度标准（>100个氨基酸）和典型起始密码子等条件。然而，随着核糖体图谱（Riboseq）等技术的突破，科学家们逐渐认识到人类和病毒基因组中存在大量可翻译的小开放阅读框（sORFs），这些区域可能编码具有重要功能的微蛋白或作为T细胞抗原的新来源。在HIV感染过程中，病毒如何劫持宿主翻译机器进行非经典翻译事件？这些隐藏的翻译产物是否参与免疫识别？这些问题成为当前研究的空白点。

巴黎萨克雷大学（Université Paris-Saclay）等机构的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，通过多学科交叉方法系统绘制了HIV-1感染细胞的翻译组学图谱。研究采用核糖体图谱技术结合免疫学分析，揭示出HIV基因组中98个保守的替代开放阅读框（ARFs），其中43个可编码引发多功能T细胞应答的病毒多肽。这些发现不仅重新定义了HIV基因组的编码潜力，更为疫苗设计提供了全新靶点。

关键技术方法包括：1）使用VSV-G假型HIV_NL4-3感染SupT1 CD4⁺ T细胞系建立感染模型；2）核糖体图谱技术鉴定翻译活性区域；3）免疫肽组学分析HIV感染原代CD4⁺ T细胞的HLA递呈肽；4）体外12天T细胞扩增培养结合IFNγ-ELISPOT检测抗原特异性T细胞应答；5）多参数流式细胞术评估T细胞多功能性。研究对象包括4名精英控制者（EC）和3名ART治疗者的PBMCs样本。

【HIV核糖体图谱揭示98个替代阅读框】通过分析HIV_NL4-3感染的CD4⁺ T细胞的核糖体保护片段（RPFs），研究团队在病毒基因组中鉴定出98个ARFs，这些区域分布在从5'UTR到nef基因的各个区域。值得注意的是，其中9个ARFs位于5'UTR区域（uORFs），16个与既往间接方法发现的区域重叠。核糖体足迹分析显示，这些ARFs的翻译具有典型的三核苷酸周期性特征。

【鉴定ARFs在HIV进化中的保守性】通过比对1609株B亚型和411株C亚型HIV-1毒株的基因组，发现大多数ARFs编码的氨基酸序列在进化中高度保守（中位数保守性88-89%）。特别引人注目的是，8个ARFs的保守性甚至超过其重叠的经典CDSs序列，提示这些区域可能承受着特殊的进化选择压力。

【43个ARFs编码免疫原性多肽】研究团队设计包含163个预测肽段的文库，通过体外T细胞扩增实验，在HIV感染者PBMCs中检测到60个ARF衍生肽（ARFPs）特异性T细胞应答。这些应答具有显著的多功能性特征，89%由CD4⁺ T细胞介导，且应答强度与经典HIV肽段相当。例如，源自ARF-GAG15的肽段G02可同时激活CD4⁺和CD8⁺ T细胞。

【发现天然递呈的ARF衍生表位】通过重新分析已发表的免疫肽组数据，研究团队在HIV感染的原代CD4⁺ T细胞中鉴定出HLA-A*02:01限制性表位ILINGQYSL。该肽段源自高度保守的ARF，在5名HIV感染者中均可诱导CD4⁺ T细胞应答，证实了ARFs在自然感染过程中的免疫原性。

这项研究从根本上改变了人们对HIV基因组编码能力的认知。发现的98个ARFs中，43个被证实可编码具有免疫原性的病毒多肽，这些多肽能够诱导与经典抗原相当的多功能T细胞应答。特别值得注意的是，某些ARFs的保守性超过其重叠的经典CDSs，暗示这些区域可能编码具有重要功能的病毒微蛋白。从应用角度看，ARF衍生肽段为HIV疫苗设计提供了全新靶点库，尤其是那些高度保守的抗原表位。此外，研究建立的核糖体图谱与免疫学分析相结合的方法，为研究其他病毒的隐藏抗原开辟了新途径。该成果不仅拓展了对抗HIV免疫应答的理解，也为开发靶向病毒"暗物质"组分的治疗策略奠定了理论基础。