I virus T-linfotrofici umani di tipo 1 e 2 (HTLV-1 e 2) sono retrovirus geneticamente correlati che causano infezioni persistenti in vivo. HTLV-1 è l'agente eziologico della leucemia delle cellule T dell’adulto (ATLL) e della mielopatia / paraparesi spastica tropicale, mentre HTLV-2 non è associato a disturbi simili ad ATLL. L’interesse principale della ricerca è stato rivolto allo studio delle proteine espresse da HTLV, Tax e HBZ e APH-2, allo scopo di comprendere il meccanismo di deregolazione dell’espressione genica indotta dal virus. Tax svolge un ruolo fondamentale nella deregolazione dei pathways cellulari coinvolti nella risposta immunitaria, nell'infiammazione, nella sopravvivenza delle cellule e nello sviluppo del cancro, mentre HBZ gioca un ruolo cruciale nella proliferazione delle cellule T. Il confronto tra le proprietà molecolari e le funzioni delle proteine Tax e HBZ di HTLV-1 con le proteine Tax e APH-2 dell’omologo HTLV-2, può portare alla identificazione dei passaggi chiave nello sviluppo della leucemia. Lo studio condotto durante il dottorato è stato incentrato sull’interazione delle proteine regolatrici di HTLV con i fattori dell'ospite. Sono stati indagati due aspetti: a) l'interazione di Tax-1 e Tax-2 con chinasi IKK-correlate, che interagiscono tra diverse vie di segnalazione coinvolte nella proliferazione e nella sopravvivenza delle cellule tumorali; b) l'interazione di HBZ e APH-2 con i fattori cellulari che partecipano al pathway di NF-ĸB. I dati ottenuti in questo studio hanno dimostrato una nuova interazione delle proteine Tax-1 e Tax-2 con le chinasi IKKε e TBK1, coinvolte nella via dell’interferone. I risultati hanno dimostrato che le proteine Tax sono reclutate in complessi che contengono IKKε e TBK1 alterando l’attivazione del promotore dell’IFN-β. Questi risultati evidenziano un ruolo chiave di TBK1/IKKε nella regolazione della risposta dell’interferone β in presenza dell'espressione di proteine virali. Successivamente, sono stati eseguiti studi per chiarire il ruolo di APH-2 nell’interazione con i fattori cellulari del pathway di NF-ĸB rispetto al suo omologo HBZ. I risultati dimostrano che APH-2, come HBZ, interagisce con p65 e inibisce l'attivazione di NF-ĸB. Per la prima volta è stato dimostrato che APH-2 è in grado di inibire l’attivazione di NF-ĸB mediata dalle proteine Tax e differisce da HBZ nel meccanismo di questa inibizione. APH-2 interagisce con le proteine Tax, e, quando co-espressa con Tax, cambia la sua distribuzione cellulare. I dati dimostrano che APH-2 è presente nelle strutture citoplasmatiche di Tax-2 assieme ai fattori TAB2 e TRAF3 ed interagisce con TRAF3. Questi risultati supportano l’ipotesi che APH-2, diversamente da HBZ, possa essere trattenuta nei complessi citoplasmatici, limitando il suo effetto inibitorio nell’attivazione dei promotori NF-ĸB. Nel loro insieme questi studi comparativi sulle proteine regolatrici virali possono contribuire a comprendere meglio la differente patogenicità di HTLV-1 e HTLV-2.

Human T-cell leukemia virus types 1 and 2 (HTLV-1 and 2) are genetically related retroviruses that cause persistent infections in vivo. HTLV-1 is the causative agent of adult T-cell leukemia (ATLL) and myelopathy/tropical spastic paraparesis, while HTLV-2 is not associated with ATLL-like disorders. Two viral proteins expressed by the HTLV-1, Tax and HBZ, are the major focus of current research that aims to understand the oncogenic mechanism of ATLL. Tax plays a pivotal role in the deregulation of cellular pathways involved in the immune response, inflammation, cell survival and cancer, whereas HBZ plays a crucial role in T cell proliferation. Comparison of HTLV-1 Tax and HBZ molecular properties and functions to the homologous HTLV-2 Tax and APH-2 proteins should provide insight into better understand the keys steps in leukemogenesis. The Ph.D. study has been focused on HTLV regulatory proteins interaction with host factors, investigating two aspects: a) Tax-1 and Tax-2 interaction with the IKK-related kinases; b) HBZ and APH-2 interaction with host factors involved in NF-ĸB pathway. The results obtained in these studies showed a novel interaction of Tax-1 and Tax-2 proteins with IKKε and TBK1 kinases. The data demonstrated that Tax proteins may be recruited in complexes that contain IKKε and TBK1, altering IFN-β promoter activation. These results highlight a key role of TBK1/IKKε in the regulation of the interferon-β response in the presence of viral protein expression. Additional analyses were performed to investigate the role of APH-2 interaction with host factors involved on NF-ĸB pathway in comparison with its homolog HBZ. The results showed that APH-2, like HBZ, interacts with p65 and inhibits NF-ĸB. I have demonstrated for the first time that APH-2 is able to inhibit Tax proteins-mediated NF-ĸB activation and that APH-2 differs from HBZ in the mechanism of inhibition. APH-2 is able to interact with Tax proteins, and when co-expressed with Tax-2, they re-localized in the cells. Moreover, the data showed that APH-2 was present in Tax-2 cytoplasmic structures containing TAB2 and TRAF3 and that APH-2 interacted with TRAF3. The recruitment of APH-2 in cytoplasmic complexes containing Tax-2 may explain the differences in inhibition of NF-ĸB pathway compared to HBZ.

MOLECULAR CHARACTERIZATION OF THE INTERACTIONS BETWEEN HTLV-1 AND HTLV-2 TAX, HBZ AND APH-2 REGULATORY PROTEINS: FUNCTIONAL IMPLICATION FOR NF-ĸB AND IFN-β

Bergamo, Elisa
2016-01-01

Abstract

Human T-cell leukemia virus types 1 and 2 (HTLV-1 and 2) are genetically related retroviruses that cause persistent infections in vivo. HTLV-1 is the causative agent of adult T-cell leukemia (ATLL) and myelopathy/tropical spastic paraparesis, while HTLV-2 is not associated with ATLL-like disorders. Two viral proteins expressed by the HTLV-1, Tax and HBZ, are the major focus of current research that aims to understand the oncogenic mechanism of ATLL. Tax plays a pivotal role in the deregulation of cellular pathways involved in the immune response, inflammation, cell survival and cancer, whereas HBZ plays a crucial role in T cell proliferation. Comparison of HTLV-1 Tax and HBZ molecular properties and functions to the homologous HTLV-2 Tax and APH-2 proteins should provide insight into better understand the keys steps in leukemogenesis. The Ph.D. study has been focused on HTLV regulatory proteins interaction with host factors, investigating two aspects: a) Tax-1 and Tax-2 interaction with the IKK-related kinases; b) HBZ and APH-2 interaction with host factors involved in NF-ĸB pathway. The results obtained in these studies showed a novel interaction of Tax-1 and Tax-2 proteins with IKKε and TBK1 kinases. The data demonstrated that Tax proteins may be recruited in complexes that contain IKKε and TBK1, altering IFN-β promoter activation. These results highlight a key role of TBK1/IKKε in the regulation of the interferon-β response in the presence of viral protein expression. Additional analyses were performed to investigate the role of APH-2 interaction with host factors involved on NF-ĸB pathway in comparison with its homolog HBZ. The results showed that APH-2, like HBZ, interacts with p65 and inhibits NF-ĸB. I have demonstrated for the first time that APH-2 is able to inhibit Tax proteins-mediated NF-ĸB activation and that APH-2 differs from HBZ in the mechanism of inhibition. APH-2 is able to interact with Tax proteins, and when co-expressed with Tax-2, they re-localized in the cells. Moreover, the data showed that APH-2 was present in Tax-2 cytoplasmic structures containing TAB2 and TRAF3 and that APH-2 interacted with TRAF3. The recruitment of APH-2 in cytoplasmic complexes containing Tax-2 may explain the differences in inhibition of NF-ĸB pathway compared to HBZ.
2016
HTLV-1, HTLV-2, TAX, HBZ, APH-2, REGULATORY PROTEINS, NF-ĸB, IFN-β, protein interaction, IKKε, TBK1, TRAF3, p65, TAB2
I virus T-linfotrofici umani di tipo 1 e 2 (HTLV-1 e 2) sono retrovirus geneticamente correlati che causano infezioni persistenti in vivo. HTLV-1 è l'agente eziologico della leucemia delle cellule T dell’adulto (ATLL) e della mielopatia / paraparesi spastica tropicale, mentre HTLV-2 non è associato a disturbi simili ad ATLL. L’interesse principale della ricerca è stato rivolto allo studio delle proteine espresse da HTLV, Tax e HBZ e APH-2, allo scopo di comprendere il meccanismo di deregolazione dell’espressione genica indotta dal virus. Tax svolge un ruolo fondamentale nella deregolazione dei pathways cellulari coinvolti nella risposta immunitaria, nell'infiammazione, nella sopravvivenza delle cellule e nello sviluppo del cancro, mentre HBZ gioca un ruolo cruciale nella proliferazione delle cellule T. Il confronto tra le proprietà molecolari e le funzioni delle proteine Tax e HBZ di HTLV-1 con le proteine Tax e APH-2 dell’omologo HTLV-2, può portare alla identificazione dei passaggi chiave nello sviluppo della leucemia. Lo studio condotto durante il dottorato è stato incentrato sull’interazione delle proteine regolatrici di HTLV con i fattori dell'ospite. Sono stati indagati due aspetti: a) l'interazione di Tax-1 e Tax-2 con chinasi IKK-correlate, che interagiscono tra diverse vie di segnalazione coinvolte nella proliferazione e nella sopravvivenza delle cellule tumorali; b) l'interazione di HBZ e APH-2 con i fattori cellulari che partecipano al pathway di NF-ĸB. I dati ottenuti in questo studio hanno dimostrato una nuova interazione delle proteine Tax-1 e Tax-2 con le chinasi IKKε e TBK1, coinvolte nella via dell’interferone. I risultati hanno dimostrato che le proteine Tax sono reclutate in complessi che contengono IKKε e TBK1 alterando l’attivazione del promotore dell’IFN-β. Questi risultati evidenziano un ruolo chiave di TBK1/IKKε nella regolazione della risposta dell’interferone β in presenza dell'espressione di proteine virali. Successivamente, sono stati eseguiti studi per chiarire il ruolo di APH-2 nell’interazione con i fattori cellulari del pathway di NF-ĸB rispetto al suo omologo HBZ. I risultati dimostrano che APH-2, come HBZ, interagisce con p65 e inibisce l'attivazione di NF-ĸB. Per la prima volta è stato dimostrato che APH-2 è in grado di inibire l’attivazione di NF-ĸB mediata dalle proteine Tax e differisce da HBZ nel meccanismo di questa inibizione. APH-2 interagisce con le proteine Tax, e, quando co-espressa con Tax, cambia la sua distribuzione cellulare. I dati dimostrano che APH-2 è presente nelle strutture citoplasmatiche di Tax-2 assieme ai fattori TAB2 e TRAF3 ed interagisce con TRAF3. Questi risultati supportano l’ipotesi che APH-2, diversamente da HBZ, possa essere trattenuta nei complessi citoplasmatici, limitando il suo effetto inibitorio nell’attivazione dei promotori NF-ĸB. Nel loro insieme questi studi comparativi sulle proteine regolatrici virali possono contribuire a comprendere meglio la differente patogenicità di HTLV-1 e HTLV-2.
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