HIV-1カプシドのV86M変異は、シクロフィリンA依存性の制限とウイルス核輸入の強化により、TRIM5αに対する耐性を付与します

背景：HIV-1は、三者モチーフタンパク質ファミリーメンバーTRIM5αのいくつかのSimian Orthogueを発現する細胞に侵入した後、早期に阻害されます。ヒトオーソログ（TRIM5αHU）の変異体もHIV-1に対する保護を提供できます。宿主プロテインシクロフィリンA（CYPA）は、入っているHIV-1カプシド（CA）タンパク質に結合し、未知のメカニズムによりHIV-1複製の初期段階を促進します。一方、Ca-CYPA相互作用は、TRIM5αによる制限に対するHIV-1感受性を高めることが知られています。以前は、HIV-1 CaのCYPA結合ループの突然変異V86Mは、アカゲザルマカクTRIM5α（TRIM5αRH）を発現する細胞のHIV-1の連続継代時に選択されることがわかりました。この研究の目的は、（i）V86M CaがHIV-1がTRIM5αHUの変異体を逃れることを可能にするかどうかを分析することでした。 結果：単一サイクルのHIV-1ベクター変換実験では、V86Mは、r3332G-R335GTRIM5αHUおよびその他のTRIM5αHU変数1領域変異体に対する部分的な耐性を、以前に変異原性画面で分離していたことがわかります。ただし、V86M HIV-1は、拡散感染の文脈でR332G-R335GTRIM5αHUに耐性がないようです。驚くべきことに、TRIM5αHU変異体によるV86M HIV-1ベクターの制限は、感染した細胞におけるCYPAの存在にほとんど鈍感です。NMR実験により、V86MはCYPAの相互作用とCAの異性化を変化させることが明らかになりました。一方、V86Mは、許容ヒト細胞におけるCYPAを介したHIV-1複製の増強に影響しません。最後に、QPCR実験は、V86Mが制限性TRIM5αを発現する細胞の核へのHIV-1輸送を増加させることを示しています。 結論：我々の研究は、V86MがCa-CYPA結合に関連する2つの機能、つまりTRIM5αによる制限の強化と寛容なヒト細胞におけるHIV-1複製の強化を削除することを示しています。V86Mは、核輸入を改善することにより、制限細胞のHIV-1複製の初期段階を強化します。要約すると、我々のデータは、HIV-1がCYPA依存性のTRIM5αを介した核輸入阻害の選択的破壊を通じてTRIM5αによる制限を免れていることを示唆しています。ただし、V86Mは、TRIM5αHU変異体による拡散HIV-1感染の制限を緩和していないようであり、コンテキスト固有の制限メカニズムを強調しています。

BACKGROUND: HIV-1 is inhibited early after entry into cells expressing some simian orthologues of the tripartite motif protein family member TRIM5α. Mutants of the human orthologue (TRIM5αhu) can also provide protection against HIV-1. The host protein cyclophilin A (CypA) binds incoming HIV-1 capsid (CA) proteins and enhances early stages of HIV-1 replication by unknown mechanisms. On the other hand, the CA-CypA interaction is known to increase HIV-1 susceptibility to restriction by TRIM5α. Previously, the mutation V86M in the CypA-binding loop of HIV-1 CA was found to be selected upon serial passaging of HIV-1 in cells expressing Rhesus macaque TRIM5α (TRIM5αrh). The objectives of this study were (i) to analyze whether V86M CA allows HIV-1 to escape mutants of TRIM5αhu, and (ii) to characterize the role of CypA in the resistance to TRIM5α conferred by V86M. RESULTS: We find that in single-cycle HIV-1 vector transduction experiments, V86M confers partial resistance against R332G-R335G TRIM5αhu and other TRIM5αhu variable 1 region mutants previously isolated in mutagenic screens. However, V86M HIV-1 does not seem to be resistant to R332G-R335G TRIM5αhu in a spreading infection context. Strikingly, restriction of V86M HIV-1 vectors by TRIM5αhu mutants is mostly insensitive to the presence of CypA in infected cells. NMR experiments reveal that V86M alters CypA interactions with, and isomerisation of CA. On the other hand, V86M does not affect the CypA-mediated enhancement of HIV-1 replication in permissive human cells. Finally, qPCR experiments show that V86M increases HIV-1 transport to the nucleus of cells expressing restrictive TRIM5α. CONCLUSIONS: Our study shows that V86M de-couples the two functions associated with CA-CypA binding, i.e. the enhancement of restriction by TRIM5α and the enhancement of HIV-1 replication in permissive human cells. V86M enhances the early stages of HIV-1 replication in restrictive cells by improving nuclear import. In summary, our data suggest that HIV-1 escapes restriction by TRIM5α through the selective disruption of CypA-dependent, TRIM5α-mediated inhibition of nuclear import. However, V86M does not seem to relieve restriction of a spreading HIV-1 infection by TRIM5αhu mutants, underscoring context-specific restriction mechanisms.