人們很早之前就知道HIV病毒通過殺死CD4+ T細胞，從而削弱免疫系統(tǒng)的防御功能。目前研究者發(fā)現(xiàn)，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因。

    逆轉(zhuǎn)錄病毒（retroviruse）是包括HIV在內(nèi)的一類病毒，這些病毒在通常情況下并不會破壞被感染的細胞。它們反而會做為"遺傳性寄生蟲"來進行繁殖：當逆轉(zhuǎn)錄病毒自身的RNA基因組被逆轉(zhuǎn)錄成相應的DNA,并被整合到宿主細胞DNA中后，病毒就會利用宿主細胞來表達病毒分子；而即便宿主細胞仍然在旺盛生長之中，也會釋放出大量的子代病毒。然而如果一種被稱為活化CD4+ T細胞的人類白細胞發(fā)生感染的話，那么就需要另當別論了。事實上，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(xiàn)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(xiàn)的一種應答反應。此外作者也指出，這一應答過程中的主要參與者是DNA依賴性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase）；這種酶在正常情況下與細胞死亡無關(guān)，而是與DNA損傷修復相關(guān)。

    逆轉(zhuǎn)錄病毒"全副武裝"地進入其宿主細胞，以便實施病毒復制的最初基本步驟。病毒內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transc**tase）確保病毒能夠根據(jù)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(jié)合到病毒DNA的末端區(qū)域上，并對其進行加工。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(nèi)，整合酶在細胞核內(nèi)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。宿主細胞可能會在感染后26小時之內(nèi)對整合位點上剩余的DNA缺口和突出端進行修復，此時就可以檢測得到病毒衣殼蛋白的表達。

    Cooper等人在體外實驗中研究了被HIV感染的人類CD4+ T細胞中這一過程的情況。他們發(fā)現(xiàn)宿主細胞在感染后36小時之內(nèi)會表達HIV病毒DNA及其編碼的蛋白，但是在感染后第二天，宿主細胞就會停止表達病毒DNA與蛋白，同時出現(xiàn)大范圍的細胞死亡。這一時間范圍與AIDS患者體內(nèi)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(xiàn)，在活化CD4+ T細胞被感染之前，如果加入病毒逆轉(zhuǎn)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，就會防止細胞發(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(zhuǎn)錄病毒治療之前，從其體內(nèi)所分離出來的），可以避免一些細胞出現(xiàn)HIV病毒誘導的細胞死亡。

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

    這一結(jié)論與以下觀點相一致：即宿主細胞會將病毒DNA的整合看成是一個DNA損傷事件。哺乳動物細胞進化出了一套復雜的、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雙鏈斷裂的過程，并能被DNA雙鏈斷裂激活；HIV病毒和其它逆轉(zhuǎn)率病毒的DNA整合到某些類型的細胞DNA中后，啟動了DNA修復過程，而以往有研究發(fā)現(xiàn)，這些酶參與了DNA修復過程。因此，Cooper等人對他們的發(fā)現(xiàn)（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(xiàn)了增加。有越來越多的證據(jù)表明，在應對嚴重的DNA損傷或DNA結(jié)構(gòu)異常時，DNP-PK可能會與p53形成一種能通過凋亡機制來促進細胞死亡的復合物。 Cooper等人也提供證據(jù)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(jié)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）【一種能夠通過抑制拓撲異構(gòu)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)】進行了處理的話，那么用相同的DNA-PKcs抑制劑再進行處理時，這些CD4+ T細胞的死亡數(shù)量就會增加。因此，DNA-PK的活性似乎能使活化CD4+ T細胞出現(xiàn)相反的結(jié)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，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，病毒整合酶就會誘導宿主細胞的DNA出現(xiàn)雙鏈斷裂，并將其RNA基因組逆轉(zhuǎn)錄而來的DNA插入到斷裂處。某些細胞能夠在這一整合過程中幸存下來，但是活化的CD4+ T細胞卻不能。Cooper等人指出，這一現(xiàn)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(gòu)酶II相互作用，防止正常細胞復制過程中所出現(xiàn)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?qū)е翫NA雙鏈斷裂。然而，在這種情況下，DNA-PK的激活就能促進DNA修復，從而使細胞幸存下來。

    這一研究極具說服力地指出，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(diào)存在的呢？

    一條可能的線索是：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整合過程所造成的DNA損傷實際上已經(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型特異性--即HIV病毒對其它人類細胞（例如巨噬細胞）和其它大量的細胞系并無毒害作用--這一特異性向我們提示了另一條可能的線索。在不同類型的細胞中，DNA-PK或其靶標的濃度或細胞位置可能會影響DNA-PK激活時所產(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出現(xiàn)失衡情況，這將會使細胞更容易發(fā)生凋亡。然而盡管這些問題尚未解決，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病毒整合過程的藥物治療HIV感染者，不僅可以抑制病毒的復制，同時也應當增強T細胞的生存能力。