HIV

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4588 (2023) Citare questo articolo

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Il meccanismo dell’ingresso nucleare del virus dell’immunodeficienza umana 1 (HIV-1), necessario per l’infezione produttiva, non è completamente compreso. Qui, riportiamo che nelle cellule HeLa e nelle cellule T CD4+ attivate infettate con HIV-1 pseudotipate rispettivamente con VSV-G e proteina nativa Env, gli endosomi tardivi Rab7+ contenenti HIV-1 endocitato promuovono la formazione di invaginazioni dell'involucro nucleare (NEI) mediante un meccanismo molecolare che coinvolge il complesso VOR, composto dalla proteina della membrana nucleare esterna VAP-A, ORP3 iperfosforilato e Rab7. Il silenziamento di VAP-A o ORP3 e la compromissione farmaco-mediata del legame di Rab7 a ORP3-VAP-A hanno inibito il trasferimento nucleare dei componenti dell'HIV-1 e l'infezione produttiva. Nelle cellule T CD4+ quiescenti resistenti all'HIV-1, l'ORP3 non era iperfosforilato e non si formavano né il complesso VOR né i NEI. Questo nuovo percorso cellulare e i suoi attori molecolari sono potenziali bersagli terapeutici, forse condivisi da altri virus che richiedono l’ingresso nel nucleo per completare il loro ciclo vitale.

Sebbene le attuali terapie abbiano reso la sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) indotta dall’HIV-1 una malattia cronica gestibile, essa rimane una priorità sanitaria globale. L’indisponibilità di una cura e lo sviluppo di resistenza ai farmaci indicano che è necessaria una profonda comprensione di tutte le fasi del ciclo di vita dell’HIV-1 per sviluppare strategie terapeutiche migliori. La fase iniziale del ciclo di vita retrovirale richiede l’ingresso della cellula e l’accesso al compartimento nucleare per l’integrazione dei componenti virali nel DNA ospite. Mentre i primi studi supportavano l'ingresso cellulare dell'HIV-1 indipendente dal pH mediante fusione diretta con la membrana plasmatica1,2,3, le prove sempre più consistenti implicano la fusione dei virus con le membrane endosomali in seguito all'assorbimento cellulare4,5,6,7,8. Ad esempio, la pseudotipizzazione dell'HIV-1 mediante la proteina G del virus della stomatite vescicolare (VSV-G) mira all'ingresso dell'HIV-1 nella via endocitica9,10. Applicando mutanti trans dominanti negativi di dynamin ed Eps15, si è scoperto che l'endocitosi dinamina-dipendente e mediata da clatrina può portare all'ingresso produttivo dell'HIV-1 nelle cellule HeLa CD4+11. Sebbene l’ingresso cellulare dell’HIV-1 mediante endocitosi sia stato visto e/o considerato come un percorso senza uscita che porta alla degradazione dei componenti virali nel compartimento lisosomiale12,13 (rivisto in rif. 14), potrebbe comunque dettare il percorso attraverso che il grande complesso nucleoproteico di preintegrazione (PIC) raggiunge ed entra nel nucleo. In effetti, i successivi passaggi intracellulari spaziotemporali, che possono dipendere dal tipo di cellula, non sono chiari o sono in discussione per l'HIV-1 e altri virus con involucro che si replicano nel nucleo15,16,17,18. La rimozione del rivestimento del capside virale e l'importazione nel nucleo del genoma virale sono fondamentali per l'infezione produttiva19. I fattori dell'ospite sono potenzialmente coinvolti nell'ingresso nucleare del PIC, comprese le importazioni20,21 e i componenti dei complessi dei pori nucleari (NPC)22,23,24,25,26,27. Recentemente sono stati segnalati il ​​trasporto di capsidi dell'HIV-1 intatti a forma di cono attraverso gli NPC28,29 e la rimozione del rivestimento del capside negli NPC30,31 o all'interno del nucleo32,33. Poiché l’inibizione dell’importazione nucleare dell’HIV-1 bloccherebbe l’infezione produttiva, questa fase del ciclo di vita virale dell’HIV è un potenziale bersaglio farmacologico.

Abbiamo recentemente descritto un nuovo percorso intracellulare attraverso il quale le proteine ​​e gli acidi nucleici delle vescicole di membrana extracellulare (EV) endocitate raggiungono il compartimento nucleare e alterano il profilo di espressione genica o il destino cellulare34,35. L'ingresso di EV endocitati nel reticolo nucleoplasmatico (NR), in particolare nelle invaginazioni dell'involucro nucleare di tipo II (NEI)36, e il successivo trasferimento nucleare del carico di EV tramite NPC richiedono l'aggancio degli endosomi tardivi alla membrana nucleare esterna (ONM)34. L'aggancio è mediato dal complesso proteico VOR, composto dalla proteina A (VAP-A) associata alla proteina di membrana associata alla vescicola localizzata ONM (VAMP), alla proteina citoplasmatica legante l'ossisterolo (OSBP) correlata alla proteina-3 (ORP3), e la piccola GTPasi Rab737 associata all'endosoma tardivo. Questo percorso può essere intercettato dal farmaco antifungino itraconazolo (ICZ)38 approvato dalla FDA che agisce su ORP3, un membro della famiglia OSBP. L'ORP3 è coinvolto nello scambio di lipidi, in particolare degli steroli presenti nelle zone di contatto della membrana tra gli organelli39,40,41. L'omologia tra le vie esosomiali e il ciclo virale, come postulato dall'ipotesi dell'esosoma troiano42,43,44, ci ha portato a indagare se la via di ingresso nucleare dell'EV si applica ai virus che richiedono l'accesso nucleare per il loro ciclo di vita. Qui mostriamo che l'HIV-1 pseudotipato con VSV-G o Env nativo utilizza lo stesso percorso degli EV dopo l'internalizzazione nelle cellule HeLa o nelle cellule T CD4+ primarie per fornire il suo contenuto nel nucleo delle cellule ospiti, un processo che può essere intercettato da agenti chimici droghe.