Анализ особенностей белка Tat вируса иммунодефицита человека 1 типа суб-субтипа А6 (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodefciency virus-1)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Белок Tat вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) является главным фактором регуляции транскрипции генома ВИЧ и имеет ряд дополнительных внутриклеточных и внеклеточных активностей. Как и другим белкам ВИЧ, Tat свойственна изменчивость, при этом некоторые аминокислотные замены внутри белка Tat, включая субтип-специфичные, способны влиять на его функциональность. В РФ наиболее широко распространён ВИЧ 1 типа (ВИЧ-1) суб-субтипа А6. Исследования полиморфизма структурных областей генома А6 выявили многочисленные характерные особенности этого варианта, однако изучение области генома, кодирующей Tat, у ВИЧ-1 суб-субтипа А6 не проводилось.

Цели и задачи: Основной целью работы был анализ особенностей белка Tat у ВИЧ-1 суб-субтипа А6. Задачами исследования были выявление характеристических замен, сравнение полиморфизма белка Tat суб-субтипа А6 и наиболее близкого к нему суб-субтипа А1, а также определение статистически достоверных различий в функционально значимых доменах Tat суб-субтипа А6 и наиболее изученного субтипа В.

Материал и методы. Материалом для работы послужили нуклеотидные последовательности ВИЧ-1 суб-субтипов А6, А1, А2, А3, А4, субтипа В и референсная нуклеотидная последовательность, полученные из международной базы данных Los Alamos.

Результаты и обсуждение. Мутации Q54H и Q60H являются характеристическими заменами для А6. Продемонстрированы существенные достоверные различия в частоте естественных полиморфизмов белка Tat между суб-субтипами А6 и А1. В функционально значимом CPP-регионе выявлены мутации, достоверно различающиеся по частоте между суб-субтипом А6 и субтипом В ВИЧ-1 – R53K, Q54H, Q54P и R57G.

Заключение. Белок Tat варианта А6 ВИЧ-1 обладает особенностями, позволяющими достоверно отличить его от других генетических вариантов вируса. Выявленные в функционально значимом CPP-регионе мутации потенциально способны изменять активность данного белка. Полученные данные могут составить основу для разработки лекарственных и вакцинных препаратов.

Об авторах

А. И. Кузнецова

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: a-myznikova@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-5299-3081

Кузнецова Анна Игоревна, канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории вирусов лейкозов

123098, Москва, Россия

Россия

К. Б. Громов

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России; ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9316-1975

123098, Москва, Россия

111123, Москва, Россия

Россия

Д. Е. Киреев

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7896-2379

111123, Москва, Россия

Россия

А. В. Шлыкова

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1390-8021

111123, Москва, Россия

Россия

А. Э. Лопатухин

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2826-699X

111123, Москва, Россия

Россия

Е. В. Казеннова

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7912-4270

123098, Москва, Россия

Россия

А. В. Лебедев

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-6787-9345

123098, Москва, Россия

Россия

А. С. Туманов

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6221-5678

123098, Москва, Россия

Россия

К. В. Ким

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4150-2280

123098, Москва, Россия

Россия

М. Р. Бобкова

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-5481-8957

123098, Москва, Россия

Россия

Список литературы

  1. Campbell G.R., Loret E.P. What does the structure-function relationship of the HIV-1 Tat protein teach us about developing an AIDS vaccine? Retrovirology. 2009; 6: 50. https://doi.org/10.1186/1742-4690-6-50
  2. Jin H., Li D., Lin M.H., Li L., Harrich D. Tat-based therapies as an adjuvant for an HIV-1 functional cure. Viruses. 2020; 12(4): 415. https://doi.org/10.3390/v12040415
  3. Asamitsu K., Fujinaga K., Okamoto T. HIV tat/P-TEFb interaction: a potential target for novel anti-HIV therapies. Molecules. 2018; 23(4): 933. https://doi.org/10.3390/molecules23040933
  4. Лаповок И.А., Лопатухин А.Э., Киреев Д.Е., Казеннова Е.В., Лебедев А.В., Бобкова М.Р., и др. Молекулярно-эпидемиологический анализ вариантов ВИЧ-1, циркулировавших в Рос- сии в 1987–2015 гг. Терапевтический архив. 2017; 89(11): 44–9. https://doi.org/10.17116/terarkh2017891144-49
  5. Громов К.Б., Киреев Д.Е., Мурзакова А.В., Лопатухин А.Э., Казеннова Е.В., Бобкова М.Р. Анализ полиморфизма белка Nef вариантов ВИЧ-1 (Human immunodeficiency virus-1, Lentivirus, Orthoretrovirinae, Retroviridae), циркулирующих в странах бывшего СССР. Вопросы вирусологии. 2019; 64(6): 281–90. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-6-281-290
  6. Rosen C.A. Tat and Rev: positive modulators of human immunodeficiency virus gene expression. Gene Expr. 1991; 1(2): 85–90.
  7. Clark E., Nava B., Caputi M. Tat is a multifunctional viral protein that modulates cellular gene expression and functions. Oncotarget. 2017; 8(16): 27569–81. https://doi.org/10.18632/oncotarget.15174
  8. Ajasin D., Eugenin E.A. HIV-1 Tat: Role in bystander toxicity. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020; 10: 61. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.00061
  9. Spector C., Mele A.R., Wigdahl B., Nonnemacher M.R. Genetic variation and function of the HIV-1 Tat protein. Med. Microbiol. Immunol. 2019; 208(2): 131–69. https://doi.org/10.1007/s00430-019-00583-z
  10. Asamitsu K., Okamoto T. The Tat/P-TEFb protein-protein interaction determining transcriptional activation of HIV. Curr. Pharm. Des. 2017; 23(28): 4091–7. https://doi.org/10.2174/1381612823666170710164148
  11. Nekhai S., Jeang K.T. Transcriptional and post-transcriptional regulation of HIV-1 gene expression: role of cellular factors for Tat and Rev. Future Microbiol. 2006; 1(4): 417–26. https://doi.org/10.2217/17460913.1.4.417
  12. Vardabasso C., Manganaro L., Lusic M., Marcello A., Giacca M. The histone chaperone protein nucleosome assembly protein-1 (hNAP-1) binds HIV-1 Tat and promotes viral transcription. Retrovirology. 2008; 5: 8. https://doi.org/10.1186/1742-4690-5-8
  13. Kamori D., Ueno T. HIV-1 Tat and viral latency: What we can learn from naturally occurring sequence variations. Front. Microbiol. 2017; 8: 80. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00080
  14. Rodríguez-Mora S., Mateos E., Moran M., Martín M.Á., López J.A., Calvo E., et al. Intracellular expression of Tat alters mitochondrial functions in T cells: a potential mechanism to understand mitochondrial damage during HIV-1 replication. Retrovirology. 2015; 12: 78. https://doi.org/10.1186/s12977-015-0203-3
  15. Darbinian N., Darbinyan A., Merabova N., Selzer M.E., Amini S. HIV-1 and HIV-1-Tat induce mitochondrial DNA damage in human neurons. HIV AIDS. 2020; 6(1): 176. https://doi.org/10.16966/2380-5536.176
  16. Kim J., Kim Y.S. Effect of HIV-1 Tat on the formation of the mitotic spindle by interaction with ribosomal protein S3. Sci. Rep. 2018; 8(1): 8680. https://doi.org/10.1038/s41598-018-27008-w
  17. Debaisieux S., Rayne F., Yezid H., Beaumelle B. The ins and outs of HIV-1 Tat. Traffic. 2012; 13(3): 355–63. https://doi.org/10.1111/j.1600-0854.2011.01286.x
  18. Ruiz A.P., Ajasin D.O., Ramasamy S., DesMarais V., Eugenin E.A., Prasad V.R. A naturally occurring polymorphism in the HIV-1 Tat basic domain inhibits uptake by bystander cells and leads to reduced neuroinflammation. Sci. Rep. 2019; 9(1): 3308. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39531-5
  19. Wenzel E.D., Avdoshina V., Mocchetti I. HIV-associated neurodegeneration: exploitation of the neuronal cytoskeleton. Neurovirol. 2019; 25(3): 301–12. https://doi.org/10.1007/s13365-019-00737-y
  20. Simenauer A., Nozik-Grayck E., Cota-Gomez A. The DNA damage response and HIV-associated pulmonary arterial hypertension. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(9): 3305. https://doi.org/10.3390/ijms21093305
  21. Anand A.R., Rachel G., Parthasarathy D. HIV proteins and endothelial dysfunction: implications in cardiovascular disease. Front. Cardiovasc. Med. 2018; 5: 185. https://doi.org/10.3389/fcvm.2018.00185
  22. Brailoiu E., Deliu E., Sporici R.A., Benamar K., Brailoiu G.C. HIV- 1-Tat excites cardiac parasympathetic neurons of nucleus ambiguus and triggers prolonged bradycardia in conscious rats. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2014; 306(11): R814–22. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00529.2013
  23. Jiang Y., Chai L., Fasae M.B., Bai Y. The role of HIV Tat protein in HIV-related cardiovascular diseases. J. Transl. Med. 2018; 16(1):121. https://doi.org/10.1186/s12967-018-1500-0
  24. Isaguliants M., Bayurova E., Avdoshina D., Kondrashova A., Chiodi F., Palefsky J.M. Oncogenic effects of HIV-1 proteins, mechanisms behind. Cancers. 2021; 13(2): 305. https://doi.org/10.3390/cancers13020305
  25. Li L., Dahiya S., Kortagere S., Aiamkitsumrit B., Cunningham D., Pirrone V., et al. Impact of Tat genetic variation on HIV-1 disease. Adv. Virol. 2012; 2012: 123605. https://doi.org/10.1155/2012/123605
  26. López-Huertas M.R., Mateos E., del Cojo M.S., Gómez-Esquer F., Díaz-Gil G., Rodríguez-Mora S., et al. The presence of HIV-1 Tat protein second exon delays Fas protein-mediated apoptosis in CD4+ T Lymphocytes: a potential mechanism for persistent viral production. J. Biol. Chem. 2013; 288(11): 7626–44. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.408294
  27. Mishra M., Vetrivel S., Siddappa N.B., Ranga U., Seth P. Clade-specific differences in neurotoxicity of human immunodeficiency virus-1 B and C Tat of human neurons: significance of dicysteine C30C31 motif. Ann. Neurol. 2008; 63(3): 366–76. https://doi.org/10.1002/ana.21292
  28. Rao V.R., Sas A.R., Eugenin E.A., Siddapa N.B., Bimonte-Nelson H., Berman J.W., et al. HIV-1 clade-specific differences in the induction of neuropathogenesis. J. Neurosci. 2008; 28(40): 10010–6. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2955-08.2008
  29. Rao V.R., Neogi U., Talboom J.S., Padilla L., Rahman M., Fritz- French C., et al. Clade C HIV-1 isolates circulating in Southern Africa exhibit a greater frequency of dicysteine motif-containing Tat variants than those in Southeast Asia and cause increased neurovirulence. Retrovirology. 2013; 10: 61. https://doi.org/10.1186/1742-4690-10-61
  30. Paul R.H., Joska J.A., Woods C., Seedat S., Engelbrecht S., Hoare J., et al. Impact of the HIV Tat C30C31S dicysteine substitution on neuropsychological function in patients with clade C disease. J. Neurovirol. 2014; 20(6): 627–35. https://doi.org/10.1007/s13365-014-0293-z
  31. Vivès E., Brodin P., Lebleu B. A truncated HIV-1 Tat protein basic domain rapidly translocates through the plasma membrane and accumulates in the cell nucleus. J. Biol. Chem. 1997; 272(25): 16010–7. https://doi.org/10.1074/jbc.272.25.16010
  32. Ziegler A., Seelig J. Interaction of the protein transduction domain of HIV-1 TAT with heparan sulfate: binding mechanism and thermodynamic parameters. Biophys. J. 2004; 86(1 Pt. 1): 254–63. https://doi.org/10.1016/s0006-3495(04)74101-6
  33. Ziegler A., Nervi P., Dürrenberger M., Seelig J. The cationic cell-penetrating peptide CPPTAT derived from the HIV-1 protein TAT is rapidly transported into living fibroblasts: optical, biophysical, and metabolic evidence. Biochemistry. 2005; 44(1): 138–8. https://doi.org/10.1021/bi0491604
  34. de Almeida S.M., Rotta I., Vidal L.R.R., Dos Santos J.S., Nath A., Johnson K., et al. HIV-1C and HIV-1B Tat protein polymorphism in Southern Brazil. J. Neurovirol. 2021; 27(1): 126–36. https://doi.org/10.1007/s13365-020-00935-z
  35. Bobkov A., Kazennova E., Selimova L., Bobkova M., Khanina T., Ladnaya N., et al. A sudden epidemic of HIV type 1 among injecting drug users in the former Soviet Union: identification of subtype A, subtype B, and novel gagA/envB recombinants. AIDS Res. Hum. Retroviruses. 1998; 14(8): 669–76. https://doi.org/10.1089/aid.1998.14.669
  36. Lebedev A., Lebedeva N., Moskaleychik F., Pronin A., Kazennova E., Bobkova M. Human immunodeficiency virus-1 diversity in the Moscow Region, Russia: Phylodynamics of the most common subtypes. Front. Microbiol. 2019; 10: 320. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00320
  37. Казеннова Е.В., Лаповок И.А., Лага В.Ю., Васильев А.В., Бобкова М.Р. Естественные полиморфизмы гена pol варианта ВИЧ-1 IDU-A. ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2012; 4(4):44–51.
  38. Васильев А.В., Казеннова Е.В., Бобкова М.Р. Предсказание фенотипа R5/X4 вариантов ВИЧ-1, циркулирующих в России, с использованием компьютерных методов. Вопросы вирусологии. 2009; 54(3): 17–20.
  39. Казеннова Е.В., Васильев А.В., Бобкова М.Р. Прогноз эффективности применения препарата Бевиримат для лечения ВИЧ-инфекции в России. Вопросы вирусологии. 2010; 55(3): 37–41.
  40. Lapovok I., Laga V., Kazennova E., Bobkova M. HIV type 1 integrase natural polymorphisms in viral variants circulating in FSU countries. Curr. HIV Res. 2017; 15(5): 318–26. https://doi.org/10.2174/1570162X15666170815162052
  41. Shafer R.W., Rhee S.Y., Pillay D., Miller V., Sandstrom P., Schapiro J.M., et al. HIV protease and reverse transcriptase mutations for drug resistance surveillance. AIDS. 2007; 21(2): 215–23. https://doi.org/10.1097/qad.0b013e328011e691
  42. Jin H., Sun Y., Li D., Lin M.H., Lor M., Rustanti L., et al. Strong in vivo inhibition of HIV-1 replication by Nullbasic, a Tat mutant. mBio. 2019; 10(4): e01769–19. https://doi.org/10.1128/mBio.01769-19
  43. Leoz M., Kukanja P., Luo Z., Huang F., Cary D.C., Peterlin B.M., et al. HEXIM1-Tat chimera inhibits HIV-1 replication. PLoS Pathog. 2018; 14(11): e1007402. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007402
  44. Mediouni S., Chinthalapudi K., Ekka M.K., Usui I., Jablonski J.A., Clementz M.A., et al. Didehydro-cortistatin A inhibits HIV-1 by specifically binding to the unstructured basic region of Tat. mBio. 2019; 10(1): e02662–18. https://doi.org/10.1128/mBio.02662-18
  45. Wan Z., Chen X. Triptolide inhibits human immunodeficiency virus type 1 replication by promoting proteasomal degradation of Tat protein. Retrovirology. 2014; 11: 88. https://doi.org/10.1186/s12977-014-0088-6
  46. Sgadari C., Monini P., Tripiciano A., Picconi O., Casabianca A., Orlandi C., et al. Continued decay of HIV proviral DNA upon vaccination with HIV-1 Tat of subjects on long-term ART: An 8-year follow-up study. Front. Immunol. 2019; 10: 233. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00233
  47. Loret E.P., Darque A., Jouve E., Loret E.A., Nicolino-Brunet C., Morange S., et al. Intradermal injection of a Tat Oyi-based therapeutic HIV vaccine reduces of 1.5 log copies/mL the HIV RNA rebound median and no HIV DNA rebound following cart interruption in a phase I/II randomized controlled clinical trial. Retrovirology. 2016; 13: 21. https://doi.org/10.1186/s12977-016-0251-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кузнецова А.И., Громов К.Б., Киреев Д.Е., Шлыкова А.В., Лопатухин А.Э., Казеннова Е.В., Лебедев А.В., Туманов А.С., Ким К.В., Бобкова М.Р., 2021

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».