Introduction HLA-C plays a crucial role in the progression of HIV-1 infection. Host genetic HLA-C variants, appear to be associated with a different ability to control HIV-1 infection. A higher HLA-C expression is associated with a better activation of cytotoxic T lymphocytes (CTLs) and of Killer Immunoglobulin like receptors (KIR) on NK-cells, which lead to a better HIV-1 infection control. Vice-versa, a lower HLA-C expression leads to a rapid progression toward AIDS. In addition, different HLA-C alleles present different binding stabilities to β2microglobulin (β2m)/peptide. Noteworthy, some HLA-C highly expressed/protective alleles are also stably bound to β2m/peptide, while some low expressed/non-protective variants present an unstable bond to β2m/peptide. Finally virions lacking HLA-C have reduced infectivity and increased susceptibility to neutralizing antibodies. Experiments In the present work, it was first characterized the association between HLA-C and HIV-1 Env. We investigated if HIV-1 infection involves HLA-C free chains or the heterotrimeric complex, and to this purpose the A3.01 cell line and its HIV-1-infected counterpart ACH-2, as well as PM1 cells, were used as in vitro infection model. HEK-293T β2m negative cells, generated using CRISPR/Cas9 system, were used to produce HIV-1 pseudoviruses and to test their infectivity. Then, the proportion between HLA-C associated to β2m and HLA-C presents as free chains on the cell surface was characterized on PBMC from healthy donors, bearing both Stable or Unstable HLA-C alleles. In addition, PBMC were tested for their ability to support HIV-1 infection in vitro. Results HIV-1 infection induces the appearance of HLA-C free chains on the surface of infected cells, which may be responsible for the increased HIV-1 infectivity. HIV-1 Env-pseudotyped viruses produced in the absence of β2m, thus lacking HLA-C on their envelope, were less infectious than those produced in the presence of β2m. By analysing PBMC from healthy donors, differences in HLA-C heterotrimers stability and HLA-C expression levels were found. Finally, it was reported that R5 HIV-1 virions produced by PBMC having Unstable HLA-C alleles were more infectious than those produced by PBMC having the Stable variants. Conclusions The outcome of HIV-1 infection might depend both on the HLA-C surface expression levels and on HLA-C/β2m/peptide binding stability. According to this model, PBMC carrying low expressed/Unstable HLA-C alleles have a high proportion of HLA-C free chains on their surface that raises viral infectivity and, at the same time, a low proportion of HLA-C heterotrimeric complexes which leads to a poor control of HIV-1 infection, and thus to a rapid progression toward AIDS.

È noto che alcuni polimorfismi del sistema HLA giocano un ruolo cruciale nell’eziopatogenesi e nella prognosi di numerose malattie infettive, fra le quali l’AIDS (Sindrome da Immunodeficienza Acquisita). Recenti studi hanno evidenziato una forte correlazione fra i livelli di espressione di HLA-C e il controllo della replicazione del virus dell’immunodeficienza umana (HIV-1). Alti livelli di espressione sono stati correlati con un miglior controllo dell’infezione, mentre bassi livelli sono stati associati con una progressione più rapida della malattia. Inoltre, è noto che la molecola HLA-C, presente sull’envelope di HIV-1, in associazione con la glicoproteina Env, è in grado di aumentarne l’infettività. Il ruolo protettivo di alti livelli di espressione di HLA-C sembra essere in contraddizione con il ruolo dell’ HLA-C stesso nell’aumentare l’infettività virale quando incorporato nel virione. Ciò potrebbe essere dovuto alla presenza di diverse conformazioni dell’ HLA-C. È infatti noto che diverse varianti alleliche dell’HLA-C presentano una diversa stabilità di legame con la β2 microglobulina (β2m) e il peptide. In particolare, l’HLA-C può presentarsi associato alla β2m e al peptide, costituendo un complesso che svolge un ruolo chiave nell’attivazione del sistema immunitario, oppure come free chain, dissociato dal complesso. I primi risultati di questo lavoro hanno dimostrato che la proteina Env di HIV-1 è in grado di associarsi all’HLA-C quando presente nella conformazione di free chain. L’ipotesi testata nello studio prevede l’esistenza di un’associazione fra la suscettibilità all’infezione da HIV-1 e le diverse varianti alleliche di HLA-C che possono essere preferibilmente presenti o come complesso trimerico o come free chain. Individui con varianti di HLA-C aventi una forte stabilità come trimero completo mostrerebbero una maggiore immunità contro HIV-1 e una ridotta infettività virale, mentre soggetti con varianti dell’HLA-C che facilmente si dissociano dalla β2m e dal peptide mostrerebbero una ridotta risposta immunitaria nei confronti di HIV-1 e la produzione di virioni maggiormente infettivi. Nel suo complesso, questo studio fornisce nuove informazioni che potrebbero rivelarsi utili per la progettazione di nuove strategie vaccinali e approcci terapeutici contro HIV-1.

HIV-1 Env and HLA-C interaction is crucial in modulating viral infectivity

Parolini Francesca
2018-01-01

Abstract

È noto che alcuni polimorfismi del sistema HLA giocano un ruolo cruciale nell’eziopatogenesi e nella prognosi di numerose malattie infettive, fra le quali l’AIDS (Sindrome da Immunodeficienza Acquisita). Recenti studi hanno evidenziato una forte correlazione fra i livelli di espressione di HLA-C e il controllo della replicazione del virus dell’immunodeficienza umana (HIV-1). Alti livelli di espressione sono stati correlati con un miglior controllo dell’infezione, mentre bassi livelli sono stati associati con una progressione più rapida della malattia. Inoltre, è noto che la molecola HLA-C, presente sull’envelope di HIV-1, in associazione con la glicoproteina Env, è in grado di aumentarne l’infettività. Il ruolo protettivo di alti livelli di espressione di HLA-C sembra essere in contraddizione con il ruolo dell’ HLA-C stesso nell’aumentare l’infettività virale quando incorporato nel virione. Ciò potrebbe essere dovuto alla presenza di diverse conformazioni dell’ HLA-C. È infatti noto che diverse varianti alleliche dell’HLA-C presentano una diversa stabilità di legame con la β2 microglobulina (β2m) e il peptide. In particolare, l’HLA-C può presentarsi associato alla β2m e al peptide, costituendo un complesso che svolge un ruolo chiave nell’attivazione del sistema immunitario, oppure come free chain, dissociato dal complesso. I primi risultati di questo lavoro hanno dimostrato che la proteina Env di HIV-1 è in grado di associarsi all’HLA-C quando presente nella conformazione di free chain. L’ipotesi testata nello studio prevede l’esistenza di un’associazione fra la suscettibilità all’infezione da HIV-1 e le diverse varianti alleliche di HLA-C che possono essere preferibilmente presenti o come complesso trimerico o come free chain. Individui con varianti di HLA-C aventi una forte stabilità come trimero completo mostrerebbero una maggiore immunità contro HIV-1 e una ridotta infettività virale, mentre soggetti con varianti dell’HLA-C che facilmente si dissociano dalla β2m e dal peptide mostrerebbero una ridotta risposta immunitaria nei confronti di HIV-1 e la produzione di virioni maggiormente infettivi. Nel suo complesso, questo studio fornisce nuove informazioni che potrebbero rivelarsi utili per la progettazione di nuove strategie vaccinali e approcci terapeutici contro HIV-1.
2018
HIV-1, HLA-C
HIV-1 HLA-C AIDS
Introduction HLA-C plays a crucial role in the progression of HIV-1 infection. Host genetic HLA-C variants, appear to be associated with a different ability to control HIV-1 infection. A higher HLA-C expression is associated with a better activation of cytotoxic T lymphocytes (CTLs) and of Killer Immunoglobulin like receptors (KIR) on NK-cells, which lead to a better HIV-1 infection control. Vice-versa, a lower HLA-C expression leads to a rapid progression toward AIDS. In addition, different HLA-C alleles present different binding stabilities to β2microglobulin (β2m)/peptide. Noteworthy, some HLA-C highly expressed/protective alleles are also stably bound to β2m/peptide, while some low expressed/non-protective variants present an unstable bond to β2m/peptide. Finally virions lacking HLA-C have reduced infectivity and increased susceptibility to neutralizing antibodies. Experiments In the present work, it was first characterized the association between HLA-C and HIV-1 Env. We investigated if HIV-1 infection involves HLA-C free chains or the heterotrimeric complex, and to this purpose the A3.01 cell line and its HIV-1-infected counterpart ACH-2, as well as PM1 cells, were used as in vitro infection model. HEK-293T β2m negative cells, generated using CRISPR/Cas9 system, were used to produce HIV-1 pseudoviruses and to test their infectivity. Then, the proportion between HLA-C associated to β2m and HLA-C presents as free chains on the cell surface was characterized on PBMC from healthy donors, bearing both Stable or Unstable HLA-C alleles. In addition, PBMC were tested for their ability to support HIV-1 infection in vitro. Results HIV-1 infection induces the appearance of HLA-C free chains on the surface of infected cells, which may be responsible for the increased HIV-1 infectivity. HIV-1 Env-pseudotyped viruses produced in the absence of β2m, thus lacking HLA-C on their envelope, were less infectious than those produced in the presence of β2m. By analysing PBMC from healthy donors, differences in HLA-C heterotrimers stability and HLA-C expression levels were found. Finally, it was reported that R5 HIV-1 virions produced by PBMC having Unstable HLA-C alleles were more infectious than those produced by PBMC having the Stable variants. Conclusions The outcome of HIV-1 infection might depend both on the HLA-C surface expression levels and on HLA-C/β2m/peptide binding stability. According to this model, PBMC carrying low expressed/Unstable HLA-C alleles have a high proportion of HLA-C free chains on their surface that raises viral infectivity and, at the same time, a low proportion of HLA-C heterotrimeric complexes which leads to a poor control of HIV-1 infection, and thus to a rapid progression toward AIDS.
9788869251535
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