Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
TNPO3 bảo vệ sự sao chép của HIV-1 khỏi sự ổn định vỏ virus do CPSF6 gây ra trong tế bào chủ
Tóm tắt
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu, nhưng cơ chế mà HIV-1 xâm nhập vào nhân tế bào chủ vẫn chưa được hiểu rõ. TNPO3, một karyopherin, được chứng minh là cần thiết cho khả năng lây nhiễm của HIV-1. Một số nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng TNPO3 thúc đẩy việc nhập nhân HIV-1, như điều mà một karyopherin phải làm. Tuy nhiên, một số điều tra viên khác lại không tìm thấy bằng chứng ủng hộ mô hình này. Trong bài báo này, một loạt các thí nghiệm đã được thực hiện nhằm làm sáng tỏ hơn cơ chế mà TNPO3 thúc đẩy khả năng lây nhiễm của HIV-1. Để kiểm tra vai trò của TNPO3 trong sự tái sinh của HIV-1, các vòng 2-LTR, được sử dụng như một dấu hiệu cho việc vào nhân của HIV-1, đã được thu nhân sau khi lây nhiễm vào các tế bào bị knockdown TNPO3. Một giải thích khả thi cho sự mâu thuẫn trong tài liệu liên quan đến tác động của TNPO3 đã được cung cấp thông qua việc giải mã hàng trăm vòng clone này: một phần đáng kể là do tự kết hợp vào các vị trí gần các LTR và do đó không phải là vòng 2-LTR chính hiệu. Để đáp ứng với phát hiện này, các kỹ thuật mới đã được phát triển để theo dõi cDNA của HIV-1, bao gồm các phản ứng qPCR phân biệt các vòng 2-LTR từ các sản phẩm tự kết hợp, cũng như giải trình tự song song lớn của cDNA HIV-1. Với các xét nghiệm này, việc knockdown TNPO3 cho thấy làm giảm mức độ của các vòng 2-LTR. Tuy nhiên, phát hiện này lại gây khó hiểu, vì các công trình trước đây đã cho thấy rằng yếu tố quyết định của HIV-1 đối với sự phụ thuộc vào TNPO3 là vỏ virus (CA), một protein của HIV-1 tạo thành một lưới protein mega-dalton trong tế bào chất. TNPO3 nhập các yếu tố cắt nối tế bào thông qua miền SR của chúng. Do đó, sự chú ý đã được hướng tới CPSF6, một SR-protein kết nối với HIV-1 CA và ức chế sự nhập nhân HIV-1 khi miền SR ở đầu C bị xóa. Tác động của 27 đột biến capsid HIV-1 lên độ nhạy cảm với việc knockdown TNPO3 đã được tìm thấy có tương quan mạnh mẽ với độ nhạy của việc ức chế bởi một đột biến xóa ở đầu C của CPSF6 (R2 = 0.883, p < 0.0001). Việc knockdown TNPO3 đã cho thấy CPSF6 tích tụ trong tế bào chất. Việc thiếu vị trí tối ưu của CPSF6 trong tế bào chất, bất kể là do knockdown TNPO3, xóa tín hiệu định vị nhân của CPSF6, hay bằng cách kết hợp CPSF6 với một tín hiệu xuất nhân, đều dẫn đến sự ức chế sự tái sinh HIV-1. Thêm vào đó, việc định hướng CPSF6 đến nhân bằng cách kết hợp với một tín hiệu định vị nhân ngoại lai đã cứu HIV-1 khỏi các tác động ức chế của việc knockdown TNPO3. Cuối cùng, việc thiếu vị trí của CPSF6 trong tế bào chất có liên quan đến việc ổn định bất thường của lõi vỏ HIV-1 CA. TNPO3 thúc đẩy khả năng lây nhiễm HIV-1 một cách gián tiếp, bằng cách chuyển protein liên kết với CA là CPSF6 đến nhân, từ đó ngăn chặn sự ổn định quá mức của HIV-1 CA có thể xảy ra từ việc tích tụ CPSF6 trong tế bào chất.
Từ khóa
#TNPO3 #HIV-1 #CPSF6 #capsid #nhập nhân #vỏ virus #tái sinh HIV-1Tài liệu tham khảo
Briggs JA, Wilk T, Welker R, Krausslich HG, Fuller SD: Structural organization of authentic, mature HIV-1 virions and cores. EMBO J. 2003, 22: 1707-1715.
Pornillos O, Ganser-Pornillos BK, Yeager M: Atomic-level modelling of the HIV capsid. Nature. 2011, 469: 424-427.
Hulme AE, Perez O, Hope TJ: Complementary assays reveal a relationship between HIV-1 uncoating and reverse transcription. Proc Natl Acad Sci USA. 2011, 108: 9975-9980.
Thomas JA, Ott DE, Gorelick RJ: Efficiency of human immunodeficiency virus type 1 postentry infection processes: evidence against disproportionate numbers of defective virions. J Virol. 2007, 81: 4367-4370.
Brass AL, Dykxhoorn DM, Benita Y, Yan N, Engelman A, Xavier RJ, Lieberman J, Elledge SJ: Identification of host proteins required for HIV infection through a functional genomic screen. Science. 2008, 319: 921-926.
Christ F, Thys W, De Rijck J, Gijsbers R, Albanese A, Arosio D, Emiliani S, Rain JC, Benarous R, Cereseto A, Debyser Z: Transportin-SR2 imports HIV into the nucleus. Curr Biol. 2008, 18: 1192-1202.
Lee K, Ambrose Z, Martin TD, Oztop I, Mulky A, Julias JG, Vandegraaff N, Baumann JG, Wang R, Yuen W: Flexible use of nuclear import pathways by HIV-1. Cell Host Microbe. 2010, 7: 221-233.
De Iaco A, Luban J: Inhibition of HIV-1 infection by TNPO3 depletion is determined by capsid and detectable after viral cDNA enters the nucleus. Retrovirology. 2011, 8: 98-
Schaller T, Ocwieja KE, Rasaiyaah J, Price AJ, Brady TL, Roth SL, Hue S, Fletcher AJ, Lee K, KewalRamani VN: HIV-1 capsid-cyclophilin interactions determine nuclear import pathway, integration targeting and replication efficiency. PLoS Pathog. 2011, 7: e1002439-
Matreyek KA, Engelman A: The requirement for nucleoporin NUP153 during human immunodeficiency virus type 1 infection is determined by the viral capsid. J Virol. 2011, 85: 7818-7827.
Kataoka N, Bachorik JL, Dreyfuss G: Transportin-SR, a nuclear import receptor for SR proteins. J Cell Biol. 1999, 145: 1145-1152.
Konig R, Zhou Y, Elleder D, Diamond TL, Bonamy GM, Irelan JT, Chiang CY, Tu BP, De Jesus PD, Lilley CE: Global analysis of host-pathogen interactions that regulate early-stage HIV-1 replication. Cell. 2008, 135: 49-60.
Zhou L, Sokolskaja E, Jolly C, James W, Cowley SA, Fassati A: Transportin 3 promotes a nuclear maturation step required for efficient HIV-1 integration. PLoS Pathog. 2011, 7: e1002194-
Logue EC, Taylor KT, Goff PH, Landau NR: The cargo-binding domain of transportin 3 is required for lentivirus nuclear import. J Virol. 2011, 85: 12950-12961.
Cribier A, Segeral E, Delelis O, Parissi V, Simon A, Ruff M, Benarous R, Emiliani S: Mutations affecting interaction of integrase with TNPO3 do not prevent HIV-1 cDNA nuclear import. Retrovirology. 2011, 8: 104-
Valle-Casuso JC, Di Nunzio F, Yang Y, Reszka N, Lienlaf M, Arhel N, Perez P, Brass AL, Diaz-Griffero F: TNPO3 is required for HIV-1 replication after nuclear import but prior to integration and binds the HIV-1 core. J Virol. 2012, 86: 5931-5936.
Zhang R, Mehla R, Chauhan A: Perturbation of host nuclear membrane component RanBP2 impairs the nuclear import of human immunodeficiency virus −1 preintegration complex (DNA). PLoS One. 2010, 5: e15620-
Larue R, Gupta K, Wuensch C, Shkriabai N, Kessl JJ, Danhart E, Feng L, Taltynov O, Christ F, Van Duyne GD: Interaction of the HIV-1 intasome with transportin 3 protein (TNPO3 or TRN-SR2). J Biol Chem. 2012, 287: 34044-34058.
Krishnan L, Matreyek KA, Oztop I, Lee K, Tipper CH, Li X, Dar MJ, Kewalramani VN, Engelman A: The requirement for cellular transportin 3 (TNPO3 or TRN-SR2) during infection maps to human immunodeficiency virus type 1 capsid and not integrase. J Virol. 2010, 84: 397-406.
Shah VB, Shi J, Hout DR, Oztop I, Krishnan L, Ahn J, Shotwell MS, Engelman A, Aiken C: The Host Proteins Transportin SR2/TNPO3 and Cyclophilin A Exert Opposing Effects on HIV-1 Uncoating. J Virol. 2013, 87: 422-432.
Ruegsegger U, Beyer K, Keller W: Purification and characterization of human cleavage factor Im involved in the 3′ end processing of messenger RNA precursors. J Biol Chem. 1996, 271: 6107-6113.
Ruegsegger U, Blank D, Keller W: Human pre-mRNA cleavage factor Im is related to spliceosomal SR proteins and can be reconstituted in vitro from recombinant subunits. Mol Cell. 1998, 1: 243-253.
Price AJ, Fletcher AJ, Schaller T, Elliott T, Lee K, Kewalramani VN, Chin JW, Towers GJ, James LC: CPSF6 Defines a Conserved Capsid Interface that Modulates HIV-1 Replication. PLoS Pathog. 2012, 8: e1002896-
Cardinale S, Cisterna B, Bonetti P, Aringhieri C, Biggiogera M, Barabino SM: Subnuclear localization and dynamics of the Pre-mRNA 3′ end processing factor mammalian cleavage factor I 68-kDa subunit. Mol Biol Cell. 2007, 18: 1282-1292.
Lai MC, Lin RI, Huang SY, Tsai CW, Tarn WY: A human importin-beta family protein, transportin-SR2, interacts with the phosphorylated RS domain of SR proteins. J Biol Chem. 2000, 275: 7950-7957.
Butler SL, Hansen MS, Bushman FD: A quantitative assay for HIV DNA integration in vivo. Nat Med. 2001, 7: 631-634.
Buckman JS, Bosche WJ, Gorelick RJ: Human immunodeficiency virus type 1 nucleocapsid zn(2+) fingers are required for efficient reverse transcription, initial integration processes, and protection of newly synthesized viral DNA. J Virol. 2003, 77: 1469-1480.
Julias JG, Boyer PL, McWilliams MJ, Alvord WG, Hughes SH: Mutations at position 184 of human immunodeficiency virus type-1 reverse transcriptase affect virus titer and viral DNA synthesis. Virology. 2004, 322: 13-21.
Shoemaker C, Goff S, Gilboa E, Paskind M, Mitra SW, Baltimore D: Structure of a cloned circular Moloney murine leukemia virus DNA molecule containing an inverted segment: implications for retrovirus integration. Proc Natl Acad Sci USA. 1980, 77: 3932-3936.
Li Y, Kappes JC, Conway JA, Price RW, Shaw GM, Hahn BH: Molecular characterization of human immunodeficiency virus type 1 cloned directly from uncultured human brain tissue: identification of replication-competent and -defective viral genomes. J Virol. 1991, 65: 3973-3985.
Yan N, Cherepanov P, Daigle JE, Engelman A, Lieberman J: The SET complex acts as a barrier to autointegration of HIV-1. PLoS Pathog. 2009, 5: e1000327-
Neagu MR, Ziegler P, Pertel T, Strambio-De-Castillia C, Grutter C, Martinetti G, Mazzucchelli L, Grutter M, Manz MG, Luban J: Potent inhibition of HIV-1 by TRIM5-cyclophilin fusion proteins engineered from human components. J Clin Invest. 2009, 119: 3035-3047.
Stremlau M, Owens CM, Perron MJ, Kiessling M, Autissier P, Sodroski J: The cytoplasmic body component TRIM5alpha restricts HIV-1 infection in Old World monkeys. Nature. 2004, 427: 848-853.
Fontes MR, Teh T, Kobe B: Structural basis of recognition of monopartite and bipartite nuclear localization sequences by mammalian importin-alpha. J Mol Biol. 2000, 297: 1183-1194.
Stremlau M, Perron M, Lee M, Li Y, Song B, Javanbakht H, Diaz-Griffero F, Anderson DJ, Sundquist WI, Sodroski J: Specific recognition and accelerated uncoating of retroviral capsids by the TRIM5alpha restriction factor. Proc Natl Acad Sci USA. 2006, 103: 5514-5519.
Bukrinsky M, Sharova N, Stevenson M: Human immunodeficiency virus type 1 2-LTR circles reside in a nucleoprotein complex which is different from the preintegration complex. J Virol. 1993, 67: 6863-6865.
Swaminathan G, Rossi F, Sierra LJ, Gupta A, Navas-Martin S, Martin-Garcia J: A Role for microRNA-155 Modulation in the Anti-HIV-1 Effects of Toll-Like Receptor 3 Stimulation in Macrophages. PLoS Pathog. 2012, 8: e1002937-
Luban J, Bossolt KL, Franke EK, Kalpana GV, Goff SP: Human immunodeficiency virus type 1 Gag protein binds to cyclophilins A and B. Cell. 1993, 73: 1067-1078.
Sayah DM, Sokolskaja E, Berthoux L, Luban J: Cyclophilin A retrotransposition into TRIM5 explains owl monkey resistance to HIV-1. Nature. 2004, 430: 569-573.
Black LR, Aiken C: TRIM5alpha disrupts the structure of assembled HIV-1 capsid complexes in vitro. J Virol. 2010, 84: 6564-6569.
Li Y, Kar AK, Sodroski J: Target cell type-dependent modulation of human immunodeficiency virus type 1 capsid disassembly by cyclophilin A. J Virol. 2009, 83: 10951-10962.
Ylinen LM, Schaller T, Price A, Fletcher AJ, Noursadeghi M, James LC, Towers GJ: Cyclophilin A levels dictate infection efficiency of human immunodeficiency virus type 1 capsid escape mutants A92E and G94D. J Virol. 2009, 83: 2044-2047.
Song C, Aiken C: Analysis of human cell heterokaryons demonstrates that target cell restriction of cyclosporine-resistant human immunodeficiency virus type 1 mutants is genetically dominant. J Virol. 2007, 81: 11946-11956.
Forshey BM, Von Schwedler U, Sundquist WI, Aiken C: Formation of a human immunodeficiency virus type 1 core of optimal stability is crucial for viral replication. J Virol. 2002, 76: 5667-5677.
Blair WS, Pickford C, Irving SL, Brown DG, Anderson M, Bazin R, Cao J, Ciaramella G, Isaacson J, Jackson L: HIV capsid is a tractable target for small molecule therapeutic intervention. PLoS Pathog. 2010, 6: e1001220-
Zufferey R, Dull T, Mandel RJ, Bukovsky A, Quiroz D, Naldini L, Trono D: Self-inactivating lentivirus vector for safe and efficient in vivo gene delivery. J Virol. 1998, 72: 9873-9880.
Berthoux L, Sebastian S, Sokolskaja E, Luban J: Lv1 inhibition of human immunodeficiency virus type 1 is counteracted by factors that stimulate synthesis or nuclear translocation of viral cDNA. J Virol. 2004, 78: 11739-11750.
He J, Chen Y, Farzan M, Choe H, Ohagen A, Gartner S, Busciglio J, Yang X, Hofmann W, Newman W: CCR3 and CCR5 are co-receptors for HIV-1 infection of microglia. Nature. 1997, 385: 645-649.
Pertel T, Hausmann S, Morger D, Zuger S, Guerra J, Lascano J, Reinhard C, Santoni FA, Uchil PD, Chatel L: TRIM5 is an innate immune sensor for the retrovirus capsid lattice. Nature. 2011, 472: 361-365.
Kajaste-Rudnitski A, Marelli SS, Pultrone C, Pertel T, Uchil PD, Mechti N, Mothes W, Poli G, Luban J, Vicenzi E: TRIM22 inhibits HIV-1 transcription independently of its E3 ubiquitin ligase activity, Tat, and NF-kappaB-responsive long terminal repeat elements. J Virol. 2011, 85: 5183-5196.
Li H, Durbin R: Fast and accurate short read alignment with Burrows-Wheeler transform. Bioinformatics. 2009, 25: 1754-1760.
Li H, Handsaker B, Wysoker A, Fennell T, Ruan J, Homer N, Marth G, Abecasis G, Durbin R: The Sequence Alignment/Map format and SAMtools. Bioinformatics. 2009, 25: 2078-2079.
Kent WJ: BLAT–the BLAST-like alignment tool. Genome Res. 2002, 12: 656-664.