Клеточные белки – потенциальные мишени антиретровирусной терапии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обзорная статья содержит анализ информации, полученной в результате поиска литературы по базам данных Scopus, Web of Science, MedLine. Тема поиска – идентификация и изучение механизмов действия факторов хозяйской клетки, участвующих в цикле репликации вируса иммунодефицита человека (ВИЧ, Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1). Приведены примеры двух основных групп белков – факторов зависимости ВИЧ (CypA, LEDGF, TSG101 и др.) и факторов рестрикции (SERINС5, TRIM5α, APOBEC3G и др.); описано современное состояние представлений о механизмах их функционирования. Дана оценка перспектив разработки лекарственных средств для лечения ВИЧ-инфекции, направленных на ингибирование либо стимуляцию активности хозяйских факторов.

Об авторах

Марина Ридовна Бобкова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: mrbobkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5481-8957

д-р биол. наук, главный специалист лаборатории биологии лентивирусов ФГБНУ «НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова», Москва, Россия

Россия, 105064, г. Москва

Список литературы

  1. Roa-Linares V.C., Escudero-Florez M., Vicente-Manzanares M., Gallego-Gomez J.C. Host cell targets for unconventional antivirals against RNA viruses. Viruses. 2023; 15(3): 776. https://doi.org/10.3390/v15030776
  2. Bolinger C., Boris-Lawrie K. Mechanisms employed by retroviruses to exploit host factors for translational control of a complicated proteome. Retrovirology. 2009; 6: 8. https://doi.org/10.1186/1742-4690-6-8
  3. Colomer-Lluch M., Ruiz A., Moris A., Prado J.G. Restriction factors: from intrinsic viral restriction to shaping cellular immunity against HIV-1. Front. Immunol. 2018; 9: 2876. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02876
  4. Ghimire D., Rai M., Gaur R. Novel host restriction factors implicated in HIV-1 replication. J. Gen. Virol. 2018; 99(4): 435–46. https://doi.org/10.1099/jgv.0.001026
  5. Puhl A.C., Garzino Demo A., Makarov V.A., Ekins S. New targets for HIV drug discovery. Drug Discov. Today. 2019; 24(5): 1139–47. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.03.013
  6. Schaller T., Herold N. The early bird catches the worm – can evolution teach us lessons in fighting HIV? Curr. HIV Res. 2016; 14(3): 183–210. https://doi.org/10.2174/1570162x14999160224094914
  7. Shukla E., Chauhan R. Host-HIV-1 interactome: a quest for novel therapeutic intervention. Cells. 2019; 8(10): 1155. https://doi.org/10.3390/cells8101155
  8. Brass A.L., Dykxhoorn D.M., Benita Y., Yan N., Engelman A., Xavier R.J., et al. Identification of host proteins required for HIV infection through a functional genomic screen. Science. 2008; 319(5865): 921–6. https://doi.org/10.1126/science.1152725
  9. Goffinet C. Cellular antiviral factors that target particle infectivity of HIV-1. Curr. HIV Res. 2016; 14(3): 211–6. https://doi.org/10.2174/1570162x14666151216145521
  10. Alvarez V., Lopez-Larrea C., Coto E. Mutational analysis of the CCR5 and CXCR4 genes (HIV-1 co-receptors) in resistance to HIV-1 infection and AIDS development among intravenous drug users. Hum. Genet. 1998; 102(4): 483–6. https://doi.org/10.1007/s004390050726
  11. Cohn S.K. Jr., Weaver L.T. The black death and AIDS: CCR5-Delta32 in genetics and history. QJM. 2006; 99(8): 497–503. https://doi.org/10.1093/qjmed/hcl076
  12. Dean M., Carrington M., Winkler C., Huttley G.A., Smith M.W., Allikmets R., et al. Genetic restriction of HIV-1 infection and progression to AIDS by a deletion allele of the CKR5 structural gene. Hemophilia Growth and Development Study, Multicenter AIDS Cohort Study, Multicenter Hemophilia Cohort Study, San Francisco City Cohort, ALIVE Study. Science. 1996; 273(5283): 1856–62. https://doi.org/10.1126/science.273.5283.1856
  13. Tsui C.K., Gupta A., Bassik M.C. Finding host targets for HIV therapy. Nat. Genet. 2017; 49(2): 175–6. https://doi.org/10.1038/ng.3777
  14. Park R.J., Wang T., Koundakjian D., Hultquist J.F., Lamothe-Molina P., Monel B., et al. A genome-wide CRISPR screen identifies a restricted set of HIV host dependency factors. Nat. Gen. 2017; 49(2): 193–203. https://doi.org/10.1038/ng.3741
  15. Blumenthal R., Durell S., Viard M. HIV entry and envelope glycoprotein-mediated fusion. J. Biol. Chem. 2012; 287(49): 40841–9. https://doi.org/10.1074/jbc.r112.406272
  16. Hadpech S., Moonmuang S., Chupradit K., Yasamut U., Tayapiwatana C. Updating on roles of HIV intrinsic factors: A review of their antiviral mechanisms and emerging functions. Intervirology. 2022; 65(2): 67–79. https://doi.org/10.1159/000519241
  17. Gonzalez-Enriquez G.V., Escoto-Delgadillo M., Vazquez-Valls E., Torres-Mendoza B.M. SERINC as a Restriction Factor to Inhibit Viral Infectivity and the Interaction with HIV. J. Immunol. Res. 2017; 2017: 1548905. https://doi.org/10.1155/2017/1548905
  18. Tedbury P.R., Sarafianos S.G. Exposing HIV’s weaknesses. J. Biol. Chem. 2017; 292(14): 6027–8. https://doi.org/10.1074/jbc.h117.777714
  19. Lopez Hernandez M., Lopez De Lucio S. Accessory regulatory proteins of HIV-1 and host restriction factors interactions. Biomed. J. Sci. Tech. Res. 2020; 31(4): 24308–12. https://doi.org/10.26717/BJSTR.2020.31.005120
  20. Huérfano S., Šroller V., Bruštíková K., Horníková L., Forstová J. The interplay between viruses and host DNA sensors. Viruses. 2022; 14(4): 666. https://doi.org/10.3390/v14040666
  21. Yin X., Langer S., Zhang Z., Herbert K.M., Yoh S., König R., et al. Sensor sensibility-HIV-1 and the innate immune response. Cells. 2020; 9(1): 254. https://doi.org/10.3390/cells9010254
  22. Yamashita M., Engelman A.N. Capsid-dependent host factors in HIV-1 infection. Trends Microbiol. 2017; 25(9): 741–55. https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.04.004
  23. Ramdas P., Sahu A.K., Mishra T., Bhardwaj V., Chande A. From entry to egress: strategic exploitation of the cellular processes by HIV-1. Front. Microbiol. 2020; 11: 559792. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.559792
  24. Malim M.H., Bieniasz P.D. HIV restriction factors and mechanisms of evasion. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2012; 2(5): a006940. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a006940
  25. van Manen D., Rits M.A., Beugeling C., van Dort K., Schuitemaker H., Kootstra N.A. The effect of Trim5 polymorphisms on the clinical course of HIV-1 infection. PLoS Pathog. 2008; 4(2): e18. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0040018
  26. Kim K., Dauphin A., Komurlu S., McCauley S.M., Yurkovetskiy L., Carbone C., et al. Cyclophilin A protects HIV-1 from restriction by human TRIM5α. Nat. Microbiol. 2019; 4(12): 2044–51. https://doi.org/10.1038/s41564-019-0592-5
  27. Harris R.S., Hultquist J.F., Evans D.T. The restriction factors of human immunodeficiency virus. J. Biol. Chem. 2012; 287(49): 40875–83. https://doi.org/10.1074/jbc.r112.416925
  28. Engelman A., Cherepanov P. The lentiviral integrase binding protein LEDGF/p75 and HIV-1 replication. PLoS Pathog. 2008; 4(3): e1000046. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1000046
  29. Renzi G., Carta F., Supuran C.T. The integrase: an overview of a key player enzyme in the antiviral scenario. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(15): 12187. https://doi.org/10.3390/ijms241512187
  30. Lee M.S., Craigie R. A previously unidentified host protein protects retroviral DNA from autointegration. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1998; 95(4): 1528–33. https://doi.org/10.1073/pnas.95.4.1528
  31. Bin Hamid F., Kim J., Shin C.G. Cellular and viral determinants of retroviral nuclear entry. Can. J. Microbiol. 2016; 62(1): 1–15. https://doi.org/10.1139/cjm-2015-0350
  32. Tingey M., Li Y., Yu W., Young A., Yang W. Spelling out the roles of individual nucleoporins in nuclear export of mRNA. Nucleus. 2022; 13(1): 170–93. https://doi.org/10.1080/19491034.2022.2076965
  33. Endsley M.A., Somasunderam A.D., Li G., Oezguen N., Thiviyanathan V., Murray J.L., et al. Nuclear trafficking of the HIV-1 pre-integration complex depends on the ADAM10 intracellular domain. Virology. 2014; 454-455: 60–6. https://doi.org/10.1016/j.virol.2014.02.006
  34. Lee K., Ambrose Z., Martin T.D., Oztop I., Mulky A., Julias J.G., et al. Flexible use of nuclear import pathways by HIV-1. Cell Host Microbe. 2010; 7(3): 221–33. https://doi.org/10.1016/j.chom.2010.02.007
  35. Kane M., Yadav S.S., Bitzegeio J., Kutluay S.B., Zang T., Wilson S.J., et al. MX2 is an interferon-induced inhibitor of HIV-1 infection. Nature. 2013; 502(7472): 563–6. https://doi.org/10.1038/nature12653
  36. Wei W., Guo H., Ma M., Markham R., Yu X.F. Accumulation of MxB/Mx2-resistant HIV-1 capsid variants during expansion of the HIV-1 epidemic in human populations. EBioMedicine. 2016; 8: 230–6. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2016.04.020
  37. Lelek M., Casartelli N., Pellin D., et al. Chromatin organization at the nuclear pore favours HIV replication. Nat. Commun. 2015; 6: 6483. https://doi.org/10.1038/ncomms7483
  38. Demeulemeester J., De Rijck J., Gijsbers R., Debyser Z. Retroviral integration: Site matters: Mechanisms and consequences of retroviral integration site selection. Bioessays. 2015; 37(11): 1202–14. https://doi.org/10.1002/bies.201500051
  39. Bedwell G.J., Engelman A.N. Factors that mold the nuclear landscape of HIV-1 integration. Nucleic Acids Res. 2021; 49(2): 621–35. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa1207
  40. Saito A., Henning M.S., Serrao E., Dubose B.N., Teng S., Huang J., et al. Capsid-CPSF6 interaction is dispensable for HIV-1 replication in primary cells but is selected during virus passage in vivo. J. Virol. 2016; 90(15): 6918–35. https://doi.org/10.1128/jvi.00019-16
  41. Maillot B., Lévy N., Eiler S., Crucifix C., Granger F., Richert L., et al. Structural and functional role of INI1 and LEDGF in the HIV-1 preintegration complex. PloS One. 2013; 8(4): e60734. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0060734
  42. Lapaillerie D., Lelandais B., Mauro E., Lagadec F., Tumiotto C., Miskey C., et al. Modulation of the intrinsic chromatin binding property of HIV-1 integrase by LEDGF/p75. Nucleic Acids Res. 2021; 49(19): 11241–56. https://doi.org/10.1093/nar/gkab886
  43. Christ F., Voet A., Marchand A., Nicolet S., Desimmie B.A., Marchand D., et al. Rational design of small-molecule inhibitors of the LEDGF/p75-integrase interaction and HIV replication. Nat. Chem. Biol. 2010; 6(6): 442–8. https://doi.org/10.1038/nchembio.370
  44. Desimmie B.A., Schrijvers R., Demeulemeester J., Borrenberghs D., Weydert C., Thys W., et al. LEDGINs inhibit late stage HIV-1 replication by modulating integrase multimerization in the virions. Retrovirology. 2013; 10: 57. https://doi.org/10.1186/1742-4690-10-57
  45. Le Rouzic E., Bonnard D., Chasset S., Bruneau J.M., Chevreuil F., Le Strat F., et al. Dual inhibition of HIV-1 replication by integrase-LEDGF allosteric inhibitors is predominant at the post-integration stage. Retrovirology. 2013; 10: 144. https://doi.org/10.1186/1742-4690-10-144
  46. Vranckx L.S., Demeulemeester J., Saleh S., Boll A., Vansant G., Schrijvers R., et al. LEDGIN-mediated inhibition of integrase-LEDGF/p75 interaction reduces reactivation of residual latent HIV. EBioMedicine. 2016; 8: 248–64. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2016.04.039
  47. Bruggemans A., Vansant G., Balakrishnan M., Mitchell M.L., Cai R., Christ F., et al. GS-9822, a preclinical LEDGIN candidate, displays a block-and-lock phenotype in cell culture. Antimicrob. Agents Chemother. 2023; 65(5): e02328-20. https://doi.org/10.1128/aac.02328-20
  48. Debyser Z., Bruggemans A., Van Belle S., Janssens J., Christ F. LEDGINs, inhibitors of the interaction between HIV-1 integrase and LEDGF/p75, are potent antivirals with a potential to cure HIV infection. Adv. Exp. Med. Biol. 2021;1322: 97–114. https://doi.org/10.1007/978-981-16-0267-2_4
  49. Romani B., Allahbakhshi E. Underlying mechanisms of HIV-1 latency. Virus Genes. 2017; 53(3): 329–39. https://doi.org/10.1007/s11262-017-1443-1
  50. Wang S., Qiu L., Yan X., Jin W., Wang Y., Chen L., et al. Loss of microRNA 122 expression in patients with hepatitis B enhances hepatitis B virus replication through cyclin G(1) -modulated P53 activity. Hepatology. 2012; 55(3): 730–41. https://doi.org/10.1002/hep.24809
  51. Бобкова М.Р. Латентность ВИЧ. М.: Человек; 2021.
  52. Кузнецова А.И., Громов К.Б., Киреев Д.Е., Шлыкова А.В., Лопатухин А.Э., Казеннова Е.В. и др. Анализ особенностей белка Tat вируса иммунодефицита человека 1 типа суб-субтипа А6 (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodefciency virus-1). Вопросы вирусологии. 2021; 66(6): 452–64. https://doi.org/10.36233/0507-4088-83 https://elibrary.ru/cmzgyc (in Russian)
  53. Nchioua R., Bosso M., Kmiec D., Kirchhoff F. Cellular factors targeting HIV-1 transcription and viral RNA transcripts. Viruses. 2020; 12(5): 495. https://doi.org/10.3390/v12050495
  54. Mousseau G., Valente S.T. Role of host factors on the regulation of tat-mediated HIV-1 transcription. Curr. Pharm. Des. 2017; 23(28): 4079–90. https://doi.org/10.2174/1381612823666170622104355
  55. Naji S., Ambrus G., Cimermančič P., Reyes J.R., Johnson J.R., Filbrandt R., et al. Host cell interactome of HIV-1 Rev includes RNA helicases involved in multiple facets of virus production. Mol. Cell. Proteomics. 2012; 11(4): M111.015313. https://doi.org/10.1074/mcp.m111.015313
  56. Lerner G., Weaver N., Anokhin B., Spearman P. Advances in HIV-1 assembly. Viruses. 2022; 14(3): 478. https://doi.org/10.3390/v14030478
  57. Rose K.M. When in need of an ESCRT: The nature of virus assembly sites suggests mechanistic parallels between nuclear virus egress and retroviral budding. Viruses. 2021; 13(6): 1138. https://doi.org/10.3390/v13061138
  58. Sauter D. Counteraction of the multifunctional restriction factor tetherin. Front. Microbiol. 2014; 5: 163. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00163
  59. McNatt M.W., Zang T., Bieniasz P.D. Vpu binds directly to tetherin and displaces it from nascent virions. PLoS Pathog. 2013; 9(4): e1003299. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1003299
  60. Pattishal K. Discovery and development of Zidovudine as the cornerstone of therapy to control human immunodeficiency virus infection. In: Adams J., Merluzzi V.J., eds. The Search for Antiviral Drugs: Case Histories from Concept to Clinic. Boston, MA: Birkhäuser; 1993.
  61. Drechsler H., Ayers C., Cutrell J., Maalouf N., Tebas P., Bedimo R. Current use of statins reduces risk of HIV rebound on suppressive HAART. PLoS One. 2017; 12(3): e0172175. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172175

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Жизненный цикл ВИЧ. Рисунки 1‒10 созданы в программе BioRender (BioRender.com).

Скачать (257KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Этапы проникновения ВИЧ в клетку.

Скачать (171KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Факторы зависимости (CypA) и рестрикции (TRIM5α) на этапе декапсидации ВИЧ.

Скачать (131KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Факторы рестрикции APOBEC3G и SAMHD1 на этапе обратной транскрипции ВИЧ.

Скачать (167KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Участие нуклеопоринов в транслокации преинтеграционного комплекса ВИЧ.

Скачать (167KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Интеграция провирусной ДНК ВИЧ.

Скачать (141KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Активность хозяйских факторов на этапе транскрипции ВИЧ.

Скачать (136KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Сплайсинг и ядерный экспорт мРНК ВИЧ.

Скачать (179KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Факторы хозяйской клетки на этапе трансляции ВИЧ.

Скачать (133KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сборка и почкование вирусных частиц ВИЧ.

Скачать (171KB)
Метаданные

© Бобкова М.Р., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».