宿主ZAP活性与灵长类慢病毒CpG抑制水平的相关性研究：揭示病毒基因组进化的免疫逃逸机制

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Host ZAP activity correlates with the levels of CpG suppression in primate lentiviruses

本研究发现锌指抗病毒蛋白（ZAP）通过调控CpG二核苷酸抑制水平，驱动灵长类慢病毒（如SIVmus/mon/gsn和HIV-1前体）的基因组适应性进化。关键证据显示：1）宿主ZAP剪接突变（G-to-A）导致低活性XL亚型表达；2）狐猴和Cercopithecus猴ZAP功能缺陷与其内源性慢病毒（pSIVgml）及宿主基因组的CpG富集显著相关；3）鉴定5个关键氨基酸突变（IH120/123VN等）可恢复mustached猴ZAP-L的抗病毒活性。该研究为理解宿主-病毒协同进化提供了分子层面证据。

　　

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??宿主ZAP活性与灵长类慢病毒CpG抑制的进化关联??

??Significance??
锌指抗病毒蛋白（ZAP）通过靶向病毒RNA中的CpG二核苷酸，迫使病毒模拟宿主基因组组成以逃逸免疫识别。研究发现，HIV-1祖先病毒（如SIVmus/mon）因宿主ZAP剪接突变（G-to-A）表达低活性XL亚型，导致其基因组CpG水平异常升高。这一机制在狐猴ZAP中同样存在，提示ZAP活性可能长期影响宿主基因组CpG分布。

??Relatively High CpG Frequency in the SIVgsn/Mus/Mon Lineage??
HIV-1起源于黑猩猩（SIVcpz）和大猩猩（SIVgor）的慢病毒重组事件。系统分析显示，SIVgsn/mus/mon谱系的CpG频率（1.5-2.2%）显著高于SIVcpz（0.6-0.8%），尤其在决定ZAP敏感性的env基因中差异最大。基因组热图证实，SIVcpz从Cercopithecus猴跨种传播后，其源自SIVmus/mon的env区域CpG水平显著下降。

??SIVmus Is Highly Sensitive to ZAP Restriction??
构建的SIVmus-11Gab-Pts02感染性克隆显示：1）其高CpG含量（145个位点）使其对humZAP-L的敏感性接近人工CpG富集的HIV-1 NHG-L突变体；2）在人类PBMCs中复制需VSV-G假型化，提示ZAP限制可能影响其跨种传播效率。

??Mustached and Mona Monkey Blood Cells Express the XL Rather Than L Isoform of ZAP??
深度学习和实验验证揭示：Cercopithecus猴（如mustached/mona猴）因SD4上游G-to-A突变优先表达ZAP-XL（含延伸外显子4），而人类、黑猩猩等主要表达高活性ZAP-L。SpliceRover预测显示，该突变使SD4使用概率从0.99（人类）降至0.12（mustached猴）。

??Mustached and Mona Monkey ZAP Show Reduced Antiviral Activity??
功能实验表明：1）musZAP-XL对HIV-1和SIVmus的抑制效率仅为humZAP-L的20%；2）人工构建的musZAP-L活性仍低于humZAP-L，而5个关键突变（V120I等）可完全恢复其功能；3）Co-IP证实这些突变不影响与TRIM25/KHNYN的互作。

??Impaired ZAP Function and Relatively High CpG Levels in Lemurs??
狐猴内源性慢病毒pSIVgml呈现最低的CpG抑制水平（0.3倍于其他慢病毒），与其ZAP-L的低活性（抑制效率<30%）相关。值得注意的是，狐猴ISGs（如CXCL10、OAS1）的CpG频率也显著高于人类，暗示ZAP活性可能通过数百万年塑造宿主基因组特征。

??Discussion??
该研究建立了ZAP活性-病毒CpG抑制-宿主基因组进化的三重关联：1）Cercopithecus猴ZAP-XL的低活性解释了SIVmus/mon的高CpG特征；2）跨种传播至黑猩猩后，病毒在强活性ZAP-L压力下快速降低CpG；3）狐猴案例表明ZAP可能通过限制逆转录转座子影响宿主表观遗传。未来需探索ZAP缺陷是否增加宿主对CpG富集病毒的易感性，以及其在癌症甲基化异常中的潜在作用。