Protein interactions regulating HIV replication in macrophages

调节巨噬细胞中 HIV 复制的蛋白质相互作用

• 批准号: 10257924
• 负责人: George Kyei
• 金额: $ 39.38万
• 依托单位: WASHINGTON UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2021-08-03 至 2025-07-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10257924
• 关键词: C-terminal; CD4 Positive T Lymphocytes; Cells; Complex; Cyclins; Data; Dissection; Goals; HIV; HIV Infections; HIV-1; HIV-2; Hour; Infection; Knock-out; Mass Spectrum Analysis; Mediating; Molecular; Mutagenesis; Nucleotides; Pathway interactions; Phosphorylation; Phosphorylation Site; Phosphotransferases; Production; Proteins; Rest; SAM Domain; Specificity; Tissues; Transcript; Tyrosine Phosphorylation; Viral; Virus; Virus Diseases; cell type; knock-down; macrophage; molecular domain; monocyte; mutant; novel; prevent; self-renewal; therapeutic target

ABSTRACT Macrophages serve as HIV reservoir, which is a barrier to cure. However, the molecular mechanism underlying how the virus establishes and maintains infection in this cell type is much less understood. Elucidating the mechanisms of HIV replication in macrophages is of vital importance to the HIV eradication efforts. We previously demonstrated that cyclin L2 is required for HIV-1 infection in macrophages, interacts with and targets the HIV restriction factor SAM domain and HD domain-containing protein 1 (SAMHD1) for degradation. However, the details of the cyclin L2-SAMHD1 interactions are unknown. In addition, how cyclin L2 is regulated in macrophages is unknown. In our recent studies we showed that cyclin L2 interacts with and is phosphorylated by the Dual Specificity Tyrosine Phosphorylation Regulated Kinase 1A (DYRK1A). While knockout of cyclin L2 decreased HIV infection 10-fold, depletion of DYRK1A increased HIV infection in primary macrophages up to 10-fold. The overarching objective of this proposal is to determine how the interplay between cyclin L2, DYRK1A and SAMHD1 regulate HIV replication in macrophages. Our specific aims are: Aim 1: Define the mechanism by which the kinase DYRK1A regulates cyclin L2 in macrophages. We hypothesize that DYRK1A inhibits cyclin L2 through phosphorylation or degradation. First we will determine whether DYRK1A-mediated phosphorylation of cyclin L2 prevents the promotion of HIV infection in macrophages. Second, we will define the molecular domains of cyclin L2 and DYRK1A required for their interactions. Third, we will determine the mechanism by which DYRK1A regulate cyclin L2 levels in macrophages. Aim 2: Determine how cyclin L2 and HIV-1 regulate SAMHD1 in macrophages during viral infection. HIV- 1 possesses no Vpx, but is able to establish infection in macrophages despite the abundance of SAMHD1. Therefore, HIV may orchestrate the degradation of SAMHD1 through cyclin L2 or other means. In this aim, we will (i) determine the molecular domains of cyclin L2 and SAMHD1 required for this interaction (ii) identify the viral or cellular factor(s) that induce elevation and reduction in cyclin L2 and SAMHD1 levels respectively during early HIV infection and (iii) determine if SAMHD1 degradation in macrophages is influenced by cyclin L2 phosphorylation by DYRK1A. These studies will reveal how the cyclin L2-DYRK1A-SAMHD1 complex regulate HIV infection in macrophages. Our efforts will be highly significant for understanding a novel pathway that determines whether HIV replication is restricted or enabled in macrophages. The potential impact is significant since the dissection of these protein interactions could reveal potential therapeutic targets against HIV infection.

抽象的 巨噬细胞是艾滋病毒储存库，是治愈的障碍。然而，其背后的分子机制 人们对病毒如何在这种细胞类型中建立和维持感染的了解要少得多。阐明 巨噬细胞中艾滋病毒复制机制对于根除艾滋病毒工作至关重要。 我们之前证明，巨噬细胞中 HIV-1 感染需要细胞周期蛋白 L2，它与细胞周期蛋白 L2 相互作用并 以 HIV 限制因子 SAM 结构域和含 HD 结构域的蛋白 1 (SAMHD1) 为目标进行降解。 然而，细胞周期蛋白 L2-SAMHD1 相互作用的细节尚不清楚。另外，cyclin L2是如何调控的 在巨噬细胞中尚不清楚。在我们最近的研究中，我们发现细胞周期蛋白 L2 与细胞周期蛋白 L2 相互作用并被磷酸化。 由双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶 1A (DYRK1A) 实现。敲除细胞周期蛋白 L2 HIV 感染减少 10 倍，DYRK1A 的耗竭使初级巨噬细胞中的 HIV 感染增加最多 10倍。该提案的首要目标是确定细胞周期蛋白 L2、DYRK1A 之间的相互作用如何 SAMHD1 调节巨噬细胞中的 HIV 复制。我们的具体目标是： 目标 1：定义激酶 DYRK1A 调节巨噬细胞中细胞周期蛋白 L2 的机制。我们 假设 DYRK1A 通过磷酸化或降解抑制细胞周期蛋白 L2。首先我们将确定 DYRK1A 介导的细胞周期蛋白 L2 磷酸化是否可以阻止 HIV 感染的促进 巨噬细胞。其次，我们将定义其所需的细胞周期蛋白 L2 和 DYRK1A 的分子结构域。 互动。第三，我们将确定 DYRK1A 调节细胞周期蛋白 L2 水平的机制。 巨噬细胞。 目标 2：确定病毒感染期间细胞周期蛋白 L2 和 HIV-1 如何调节巨噬细胞中的 SAMHD1。艾滋病病毒- 1 不具有 Vpx，但尽管有丰富的 SAMHD1，仍能够在巨噬细胞中建立感染。 因此，HIV可能通过细胞周期蛋白L2或其他方式协调SAMHD1的降解。为了这个目标，我们 将 (i) 确定这种相互作用所需的细胞周期蛋白 L2 和 SAMHD1 的分子结构域 (ii) 确定 病毒或细胞因子分别诱导细胞周期蛋白 L2 和 SAMHD1 水平升高和降低 早期 HIV 感染并 (iii) 确定巨噬细胞中 SAMHD1 的降解是否受到细胞周期蛋白 L2 的影响 DYRK1A 磷酸化。 这些研究将揭示细胞周期蛋白 L2-DYRK1A-SAMHD1 复合物如何调节巨噬细胞中的 HIV 感染。 我们的努力对于理解决定 HIV 复制是否有效的新途径非常重要。 在巨噬细胞中受到限制或启用。潜在的影响是重大的，因为这些蛋白质的解剖 相互作用可以揭示针对艾滋病毒感染的潜在治疗靶点。