Influence of cellular proteins incorporated in HIV-1 virions in modulating viral infectivity

Più di 30 anni dopo la scoperta del virus dell'immunodeficienza umana 1 (HIV-1), l'AIDS rappresenta ancora un' emergenza sanitaria. Lo sviluppo della terapia antiretrovirale (ART) ha rappresentato una pietra miliare nel trattamento degli individui infetti da HIV, tuttavia la diffusione di ceppi resistenti ai farmaci e gli effetti collaterali che insorgono nei pazienti soggetti alla terapia da anni, rendono necessaria la caratterizzazione di nuovi bersagli terapeutici. Un gran numero di proteine ​​cellulari vengono incorporate nel virus quando questo gemma dalla membrana cellulare e diversi studi dimostrano che queste proteine contribuiscono in maniera importante all' infettività del virus. Lo scopo di questa tesi era quello di esplorare il ruolo delle proteine HLA-C e gelsolina nel ciclo vitale del virus per generare conoscenze sfruttabili in un prossimo futuro per la messa a punto di nuove strategie terapeutiche. In un lavoro precedente, il nostro gruppo ha dimostrato che molecole HLA-C incorporate nell'envelope di HIV-1 sono in grado di legarsi alla glicoproteina gp120 e di aumentare l'infettività virale. In questa tesi abbiamo studiato questa associazione e per la prima volta abbiamo mostrato la distribuzione subcellulare di queste due proteine. Utilizzando un sistema cellulare privo di b2-microglobulina, abbiamo dimostrato che il complesso HLA-C / Env coinvolge molecole di HLA-C prive di b2-microglobulina, e che l'abilità di legarsi ad HLA- C è una capacità unica di HIV-1 Env, che non viene mostrata da altre glicoproteine virali né da altre proteine ​​di HIV-1. In considerazione di questi risultati e tenendo conto che le molecole MHC hanno già dimostrato di partecipare al trasporto di proteine ​​virali, ipotizziamo che HLA-C possa agire come chaperon di Env durante il processo di gemmazione. Diversi gruppi hanno mostrato che la riorganizzazione dell' actina corticale è fondamentale per promuovere l'ingresso del virus nella cellula. Questo processo aumenta la probabilità di HIV-1 di interagire con i recettori virali che mediano il suo ingresso nella cellula. In questa tesi dimostriamo per la prima volta che, modificando l' actina corticale, gelsolina guida i recettori implicati nell'infezione virale ad un polo della cellula. Alterando l' attività della gelsolina si inibiscono la riorganizzazione dell'actina e la ridistribuzione dei recettori virali che sono necessari per l'ingresso di HIV-1 nella cellula. Pertanto, proponiamo che gelsolina sia un nuovo fattore che può essere sfruttato per combattere HIV-1.

More than 30 years after the discovery of HIV-1, AIDS still represents a pandemic emergency. The implementation of antiretroviral ther- apy (ART) has been a milestone in the treatment of HIV-1 infected individuals, nevertheless the spread of drug-resistant strains and the long-term side effects arising in patients on ART, call for the characterization of new therapeutic targets. A number of host proteins are selectively incorporated into the HIV-1 envelope when the virus buds from the cell membrane and several studies attest the contribution of these virally acquired cell proteins in virus infectivity. The aim of this thesis was to explore the role of HLA-C and gelsolin in the viral life cycle in order to generate knowl- edge exploitable for the design of new therapeutic strategies in the near future. In a past work performed by our lab, HLA-C molecules incorpo- rated within the HIV-1 envelopes have been shown to bind to the envelope glycoprotein gp120 and to enhance viral infectivity. In this thesis we looked for further informations about this association and show for the first time the subcellular distribution of these two interact- ing proteins into the cell. By using a particular model system lacking b2-microglobulin, we provide evidence that the HLA-C /Env complex involves free heavy chains of HLA-C, devoid of b2-microglobulin, and we show that the propensity of Env to associate with HLA-C is a unique capacity of HIV-1 Env, which is not displayed by other viral envelopes nor other HIV-1 proteins. In view of these results and taking into account that MHC molecules have been yet shown to participate in the translocation of viral proteins, we speculate that HLA-C may act as a chaperon of Env during the budding process. Several groups have reported that the reorganization of cortical actin is fundamental to promote efficient viral entry. This process increases the probability of HIV-1 to interact with the viral receptors which mediate its entry into the cell. Here, we provide the first evidence that, by severing cortical actin, gelsolin provokes changes in actin reorganization and drives the receptors implicated in viral infection to one pole of the cell. Altering gelsolin activity perturbs this actin reorganization and the redistribution of viral receptors, severely re- stricting early HIV-1 entry. Thus, we propose that gelsolin is a new factor that can limit HIV-1 infection and accordingly, cell-signals that regulate gelsolin expression and/or its actin-severing may be crucial to combat HIV-1 infection.