综述：调控 HIV-1 转录的人类染色质重塑因子：小分子抑制剂的作用靶点

这篇综述聚焦于人类染色质重塑因子在调控 HIV-1 转录中的作用。详细阐述了染色质重塑家族的功能、相关蛋白的相互作用，以及针对它们和 Tat-TAR 相互作用的小分子抑制剂研究进展，为 HIV 治疗提供了新方向。

　　

引言

HIV 至今仍是全球健康的重大挑战，全球约有 3900 万人感染 HIV（People living with HIV，PLWH） ，2023 年新增 130 万感染者。抗逆转录病毒疗法（Antiretroviral therapy，ART）虽能显著降低死亡率和发病率，但无法根治 HIV，因为病毒会在 CD4⁺ T 细胞中处于潜伏状态，形成稳定的细胞储存库，一旦中断 ART，就会引发病毒血症。

深入了解 HIV 在这些储存细胞中的转录机制至关重要。HIV 转录受宿主转录因子（Transcription factors，TFs）、染色质调节复合物（Chromatin regulatory complexes，CRCs）和病毒激活因子（如 HIV Tat 蛋白）的动态相互作用调控。通常，HIV 整合到活跃的染色质区域，利于病毒基因组转录，但整合位置也会影响其表达。例如，整合到某些活跃基因或增强子附近，可能导致转录通读或招募转录共激活因子；相邻基因的转录干扰也会抑制或增强 HIV 转录。

HIV 基因表达的特异性源于 Tat、CRCs 和 TFs 的组合作用。转录起始时，TFIID、TFIIH 等多种 TFs 结合到 HIV 启动子的 DNA 基序，形成前起始复合物（Pre-initiation complex，PIC）。TFIIH 磷酸化 RNA 聚合酶 II（RNA polymerase II，RNAPII）的 C 末端结构域（C-terminal domain，CTD），激活聚合酶开始转录。不过，RNAPII 转录起始后会在转录起始位点（Transcription start site，TSS）附近暂停，后续在正转录延伸因子 b（Positive transcription elongation factor b，P-TEFb）等因子作用下，部分延伸事件会合成全长 HIV-1 mRNA，经剪接产生 Tat 蛋白。当 Tat 积累到一定阈值，会招募 P-TEFb 到 HIV 反式激活反应元件（Transactivation response element，TAR） RNA，促进 HIV RNA 大量合成。

P-TEFb 在调控真核基因表达中起核心作用，其活性受到多种机制严格调控。它常与 7SK 小核 RNA（7SK small nuclear RNA，7SK snRNA）及相关蛋白结合处于失活状态，需特定细胞信号（如 T 细胞受体激活）或宿主蛋白 BRD4、HIV Tat 蛋白等作用才能被释放激活。此外，Cyclin T1 的磷酸化状态也会影响 P-TEFb 与 HIV 启动子的结合和转录起始。

本文将重点探讨人类染色质重塑蛋白复合物在调节 HIV-1 转录中的作用，介绍其功能、蛋白相互作用的新进展，以及针对复合物不同亚基的小分子抑制剂，同时总结靶向 Tat 与 TAR RNA 相互作用的小分子抑制剂的研究进展。

调节核小体占位和稳定性的机制

核小体作为染色质的基本单位，直接遮蔽了约 80% 的基因组，阻碍转录因子和酶与 DNA 的接触，影响转录调控。在活跃基因启动子的顺式调控区域，核小体呈现高度有序的模式，这由组蛋白对特定 DNA 序列的内在亲和力、ATP 驱动的染色质重塑因子的协同作用，以及传统 TFs 和 RNAPII 的结合等多种机制共同调控。核小体在活跃基因 TSS 的组织方式，会影响 RNAPII 的招募、PIC 的形成、起始和暂停，以及后续的转录延伸。因此，深入了解潜伏 HIV 基因组背景下的这些机制，对开发调节 HIV 表达的策略、探索潜在的 HIV 治愈方法至关重要。

HIV 基因组组织和核小体定位

HIV-1 基因组两端各有一个长末端重复序列（Long terminal repeats，LTRs），5’-LTR 作为 HIV-1 启动子驱动病毒复制。该启动子可分为 U3、R、U5 区域，进一步细分为调节区、增强子、核心区和 TAR 元件。

核小体在 HIV-1 启动子上有特定的定位模式，Nuc-0 位于 TSS 上游，Nuc-1 和 Nuc-2 位于下游，其中 Nuc-1 紧邻 TSS 下游，对转录延伸起屏障作用，只有在激活时才会发生重塑以促进转录。DNA 酶高敏感区域 1（DNAse hypersensitive region 1，DHS-1）位于 Nuc-0 和 Nuc-1 之间，包含多数细胞转录因子的结合位点。

组蛋白修饰酶

HIV 潜伏期的建立和维持与染色质结构的修饰密切相关，组蛋白修饰酶在其中发挥着关键作用，主要涉及组蛋白乙酰化和甲基化修饰。

• 组蛋白乙酰转移酶（Histone acetyltransferases，HATs）和组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases，HDACs）：这两类酶通过调节组蛋白乙酰化水平影响 DNA 可及性。HATs 将乙酰基从乙酰辅酶 A 转移到组蛋白和非组蛋白的保守赖氨酸残基上，形成 ε-N - 乙酰赖氨酸；HDACs 则去除这些乙酰基。一般来说，组蛋白 H3 和 H4 的乙酰化与转录激活相关，如 H3K9ac 和 H4K16ac。研究发现，组蛋白 H3 的 K27 乙酰化（H3K27ac）可直接招募超级延伸复合物（Super-elongation complex，SEC），增强 HIV-1 转录；而 CARM1 对 H3 的 R26 甲基化则会抑制这种招募。CREB 结合蛋白（CREB-binding protein，CBP）、p300 和 p300/CBP 相关因子（p300/CBP-associated factor，PCAF）等 HATs 家族成员，在 HIV Tat 蛋白存在时，可共同乙酰化组蛋白 H3 和 H4，促进染色质松弛，利于其他 TFs 结合。
• 组蛋白甲基转移酶（Histone methyltransferases，HMTs）和组蛋白去甲基化酶（Histone demethylases，HDMs）：它们负责调节组蛋白甲基化，该过程根据甲基化位点的不同，既可以激活也可以抑制转录。例如，H3K4 和 H3K26 的甲基化具有激活作用，而 H3K9、H3K27 和 H4K20 的甲基化则起抑制作用。像 SMYD2 可单甲基化 H4K20，招募 L3MBTL1 促进染色质压缩，进而促进 HIV-1 潜伏期；多梳抑制复合物 2（Polycomb repressive complex 2，PRC2）的核心亚基 EZH2，能通过对 H3K27 进行三甲基化修饰，影响 HIV-1 LTR，使病毒不易重新激活。

DNA 甲基化在 CpG 基序上的作用

DNA 甲基化与组蛋白甲基化类似，也会影响 DNA 的转录可用性。在转录活跃状态下，CpG 岛（CpG islands，CGIs）未甲基化，组蛋白 H3/H4 乙酰化且 H3 甲基化；而当 CGIs 上的 DNA 发生甲基化时，含 CGIs 的启动子可通过直接抑制转录因子结合或甲基结合域（Methyl-binding domain，MBD）蛋白介导的抑制事件（如招募 HDACs 和 HMTs）实现长期稳定沉默。研究发现，潜伏 HIV 原病毒 5’-LTR 中的 CpG 位点存在高甲基化现象，且甲基化水平与病毒基因表达呈负相关。不过，在接受 ART 治疗的 PLWH 的静息 CD4⁺ T 细胞中，5’-LTR 很少高度甲基化，因此 DNA 甲基化在 HIV 启动子 CpG 基序上的具体作用仍有待进一步研究。

染色质重塑蛋白家族

染色质重塑因子是大型多蛋白复合物，利用 ATP 水解的能量来移动、排出或重组核小体。真核生物 / 人类细胞中有四类染色质重塑复合物，根据 ATP 酶亚基的异同分为 SWI/SNF、ISWI、CHD 和 INO80 家族，它们通过重塑和重新定位组蛋白，改变染色质可及性，进而影响 DNA 转录和修复。

• SWI/SNF（SWItching defective/Sucrose NonFermenting）家族：包含 BAF 和 PBAF 两个独立复合物，二者虽共享多个亚基，但功能不同。BAF 可与 HIV LTR 直接结合，将 Nuc-1 重塑到不利于 RNAPII 延伸的位置，发挥抑制作用；PBAF 则在 HIV 转录激活时被招募，对 Tat 依赖的 HIV 转录至关重要。BRG1（Brahma-related gene-1，也称为 SMARCA4）是 BAF 和 PBAF 复合物的核心 ATP 酶亚基，在一些癌症中，BRG1 缺失与化疗耐药相关。INI1（也称为 hSNF5、BAF47 或 SMARCB1）是两个复合物的共同成分，其 Rpt1 结构域对结合 HIV-1 整合酶（HIV-1 integrase，IN）、抑制 HIV-1 复制至关重要。研究表明，SWI/SNF 家族在调节 HIV-1 潜伏期方面发挥着重要作用。
• ISWI（Imitation SWItch）家族：成员众多，不同复合物亚基数量差异较大。该家族在调节核小体间距方面起关键作用，部分成员促进染色质压缩，部分则抑制染色质组装。目前对 ISWI 家族在 HIV 方面的研究较少，有待进一步探索。
• CHD（Chromodomain, Helicase, DNA binding）家族：分为 NuRD、NuRD-like 和 CHD 三组。NuRD 组可利用 HDAC 亚基抑制基因表达，而 CHD 组通过重新定位染色质上的核小体促进基因表达。在 HIV 研究中，CHD1 在不同研究中对 HIV 表达的作用存在争议，可能与细胞环境有关；CHD9 则可直接结合 HIV-1 启动子，抑制转录，且这种抑制作用可被佛波酯（phorbol 12-myristate 13-acetate，PMA）逆转。总体而言，CHD 家族在调节 HIV 转录方面的作用较为复杂，需深入研究。
• INO80（INOsitol requiring 80）家族：包含 INO80、SRCAP 和 TIP60/p400 三个复合物，它们在 DNA 损伤应答和修复过程中发挥关键作用。TIP60 蛋白（也称为 KAT5）最初被发现是 HIV-1 Tat 活性的共激活因子，但后来发现其转录功能具有基因依赖性，在不同细胞系中作用不同。该家族复合物通过参与 DNA 损伤应答和修复机制，维持基因组稳定性，对其深入研究有助于更好地理解细胞稳态和疾病过程。

靶向染色质重塑因子和相关蛋白的小分子 ——SWI/SNF 家族

针对 SWI/SNF 家族的小分子研究主要集中在开发调节 HIV 潜伏期的药物。

• JQ1：是一种强效的泛 BET 抑制剂，可通过竞争性结合 BRD4，促进 BRD4 与 Tat 解离，增加 Tat 与启动子的结合，从而激活 HIV 转录。此外，研究发现 JQ1 还能独立于 Tat，靶向抑制性的 BAF 复合物，实现 HIV-1 潜伏期的逆转，但由于其靶点较多，研究人员致力于开发更具特异性的分子。
• BAF250 相关化合物：BAF250 由 ARID1 基因编码，有 BAF250a（ARID1A）和 BAF250b（ARID1B）两个 paralogs，功能不同。BRD-K98645985 是通过高通量筛选发现的针对 ARID1A 的化合物，可作为潜伏期逆转剂（Latency reversal agents，LRAs），结合 BAF250a 亚基，增加染色质可及性，逆转 HIV-1 潜伏期。
• ZL0580：通过基于结构的药物设计发现，可在体外和体内抑制 HIV-1，与 ART 联合使用可延迟病毒反弹。它能减少 Tat 招募到 HIV 启动子，增加 BRD4 招募，诱导染色质重塑，形成更具抑制性的 HIV LTR 环境，且对 BRD4 的 BD1 结构域具有较高选择性，有望成为促进 HIV-1 潜伏期的有效调节剂。

利用小分子抑制 HIV 转录 —— 靶向 Tat-TAR 相互作用

HIV 转录高度依赖 Tat 蛋白，因此开发针对 Tat 的抑制剂成为研究热点。

• didehydro-cortistatin A（dCA）：是一种从海洋海绵中分离出的天然化合物 Cortistatin A 的类似物，对 Tat 具有强效抑制作用，IC₅₀达到亚纳摩尔级别。它通过结合 Tat 的碱性结构域，阻断其与 TAR RNA 的相互作用。研究表明，dCA 能促进形成抑制性染色质环境，减少组蛋白乙酰化和 PBAF 招募，增加 Nuc-1 占位，使潜伏期逆转剂 SAHA 的激活效果减弱。在体内实验中，dCA 与 ART 联合使用，可加速 HIV-1 抑制，延迟病毒反弹，且能穿过血脑屏障，减轻 Tat 诱导的神经毒性。
• 其他小分子：多个研究小组发现了多种能直接靶向 TAR RNA、抑制 Tat 诱导转录的小分子。如 T0516-4834、T6780107 和 T5628834，其中 T0516-4834 对 Tat 诱导的转录具有选择性，IC₅₀为 0.3 μM；460-G06 通过时间分辨荧光共振能量转移（Time-resolved fluorescence resonance energy transfer，TR-FRET） 筛选发现，对 Tat 活性和 HIV-1 感染性的 IC₅₀分别为 0.011 μM 和 0.013 μM，能有效抑制 Tat-TAR 相互作用。

结论

目前，虽然在理解染色质重塑因子介导的 HIV-1 转录方面取得了一定进展，但主要集中在 SWI/SNF 家族，对 CHD 家族的研究相对有限，ISWI 和 INO80 家族的了解更少。不同染色质重塑家族在 HIV 转录的不同阶段发挥着各自的作用，如 ISWI 家族参与转录起始，CHD 家族通过改变核小体结构和密度调节起始，INO80 家族在转录延伸阶段帮助重新定位 Nuc-1，SWI/SNF 家族的 PBAF 和 BAF 复合物分别促进和抑制转录延伸。

本文回顾了 SWI/SNF 和 CHD 家族在 HIV-1 转录中的研究进展，强调了 BAF 复合物小分子调节剂的开发潜力，以及靶向 Tat-TAR 相互作用的小分子研究成果。随着研究的不断深入和创新，有望实现 HIV-1 的完全沉默或根除。