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Effect of induced dNTP pool imbalance on HIV-1 reverse transcription in macrophages
Retrovirology ( IF 3.3 ) Pub Date : 2019-10-26 , DOI: 10.1186/s12977-019-0491-0
Caitlin Shepard , Joella Xu , Jessica Holler , Dong-Hyun Kim , Louis M. Mansky , Raymond F. Schinazi , Baek Kim

BackgroundTerminally differentiated/nondividing macrophages, a key target cell type of HIV-1, harbor extremely low dNTP concentrations established by a host dNTP triphosphohydrolase, SAM domain and HD domain containing protein 1 (SAMHD1). We tested whether the induction of dNTP pool imbalance can affect HIV-1 replication in macrophages. For this test, we induced a large dNTP pool imbalance by treating human primary monocyte derived macrophages with either one or three of the four deoxynucleosides (dNs), which are phosphorylated to dNTPs in cells, to establish two different dNTP imbalance conditions in macrophages.ResultsThe transduction efficiency and 2-LTR circle copy number of HIV-1 GFP vector were greatly diminished in human primary macrophages treated with the biased dN treatments, compared to the untreated macrophages. We also observed the induced dNTP bias blocked the production of infectious dual tropic HIV-1 89.6 in macrophages. Moreover, biochemical DNA synthesis by HIV-1 reverse transcriptase was significantly inhibited by the induced dNTP pool imbalance. Third, the induced dNTP bias increased the viral mutant rate by approximately 20–30% per a single cycle infection. Finally, unlike HIV-1, the single dN treatment did not significantly affect the transduction of SIVmac239-based GFP vector encoding Vpx in macrophages. This is likely due to Vpx, which can elevate all four dNTP levels even with the single dN treatment.ConclusionCollectively, these data suggest that the elevated dNTP pool imbalance can induce kinetic block and mutation synthesis of HIV-1 in macrophages.

中文翻译:

诱导 dNTP 池失衡对巨噬细胞 HIV-1 逆转录的影响

背景终末分化/非分裂巨噬细胞是 HIV-1 的一种关键靶细胞类型,具有由宿主 dNTP 三磷酸水解酶、SAM 结构域和含蛋白质 1 (SAMHD1) 的 HD 结构域建立的极低 dNTP 浓度。我们测试了 dNTP 池失衡的诱导是否会影响巨噬细胞中的 HIV-1 复制。对于该测试,我们通过用四种脱氧核苷 (dNs) 中的一种或三种处理人原代单核细胞衍生的巨噬细胞来诱导大的 dNTP 池失衡,dNs 在细胞中被磷酸化为 dNTP,从而在巨噬细胞中建立两种不同的 dNTP 失衡条件。与未处理的巨噬细胞相比,在用偏向 dN 处理的人原代巨噬细胞中,HIV-1 GFP 载体的转导效率和 2-LTR 环拷贝数大大降低。我们还观察到诱导的 dNTP 偏向阻止了巨噬细胞中传染性双重热带 HIV-1 89.6 的产生。此外,诱导的 dNTP 池不平衡显着抑制了 HIV-1 逆转录酶的生化 DNA 合成。第三,诱导的 dNTP 偏向使病毒突变率每单循环感染增加约 20-30%。最后,与 HIV-1 不同,单 dN 处理不会显着影响巨噬细胞中编码 Vpx 的基于 SIVmac239 的 GFP 载体的转导。这可能是由于 Vpx,即使单次 dN 处理也可以提高所有四种 dNTP 水平。结论 总的来说,这些数据表明升高的 dNTP 池不平衡可以诱导巨噬细胞中 HIV-1 的动力学阻滞和突变合成。此外,诱导的 dNTP 池不平衡显着抑制了 HIV-1 逆转录酶的生化 DNA 合成。第三,诱导的 dNTP 偏向使病毒突变率每单循环感染增加约 20-30%。最后,与 HIV-1 不同,单 dN 处理不会显着影响巨噬细胞中编码 Vpx 的基于 SIVmac239 的 GFP 载体的转导。这可能是由于 Vpx,即使单次 dN 处理也可以提高所有四种 dNTP 水平。结论 总的来说,这些数据表明升高的 dNTP 池不平衡可以诱导巨噬细胞中 HIV-1 的动力学阻滞和突变合成。此外,诱导的 dNTP 池不平衡显着抑制了 HIV-1 逆转录酶的生化 DNA 合成。第三,诱导的 dNTP 偏向使病毒突变率每单循环感染增加约 20-30%。最后,与 HIV-1 不同,单 dN 处理不会显着影响巨噬细胞中编码 Vpx 的基于 SIVmac239 的 GFP 载体的转导。这可能是由于 Vpx,即使单次 dN 处理也可以提高所有四种 dNTP 水平。结论 总的来说,这些数据表明升高的 dNTP 池不平衡可以诱导巨噬细胞中 HIV-1 的动力学阻滞和突变合成。诱导的 dNTP 偏向使病毒突变率每单循环感染增加约 20-30%。最后,与 HIV-1 不同,单 dN 处理不会显着影响巨噬细胞中编码 Vpx 的基于 SIVmac239 的 GFP 载体的转导。这可能是由于 Vpx,即使单次 dN 处理也可以提高所有四种 dNTP 水平。结论 总的来说,这些数据表明升高的 dNTP 池不平衡可以诱导巨噬细胞中 HIV-1 的动力学阻滞和突变合成。诱导的 dNTP 偏向使病毒突变率每单循环感染增加约 20-30%。最后,与 HIV-1 不同,单 dN 处理不会显着影响巨噬细胞中编码 Vpx 的基于 SIVmac239 的 GFP 载体的转导。这可能是由于 Vpx,即使单次 dN 处理也可以提高所有四种 dNTP 水平。结论 总的来说,这些数据表明升高的 dNTP 池不平衡可以诱导巨噬细胞中 HIV-1 的动力学阻滞和突变合成。
更新日期:2019-10-26
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