CELLULAR PROTEINS Hsp60 AND SAHH AS NEGATIVE REGULATORS OF EARLY STAGES OF HIV-1 REPLICATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The increasing over-time HIV-1 resistance to drugs targeting viral proteins necessitates the search for new targets, including blockers of interactions between viral and cellular proteins. Inhibitors of binding have already been identified for two cellular proteins (LEDGF/p75 and Ku70) that interact with viral integrase, reducing replication efficiency. Previously, using cross-linking and co-immuno-precipitation followed by mass spectrometry, several new cellular potential partners of HIV-1 integrase were discovered, including the chaperonin Hsp60 and adenosylhomocystein hydrolase SAHH. In this study, we demonstrated that these purified recombinant proteins co-precipitate in vitro with integrase, indicating their ability to directly interact with it. It was found that knockdown of Hsp60 and SAHH in human cells enhances the efficiency of HIV-1-based pseudovirus transduction. Moreover, this effect occurs specifically at the early stages of HIV-1 replication rather than at the proviral transcription stage. Additionally, we were able to determine the stage of the HIV-1 replication cycle affected by these proteins. It was shown that Hsp60 knockdown stimulates integration, while SAHH knockdown increases the efficiency of viral reverse transcription, in which integrase is also involved.

About the authors

S. E Feigin

Lomonosov Moscow State University

119234 Moscow, Russia

T. F Kikhai

Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology; Lomonosov Moscow State University

119992 Moscow, Russia

Yu. Yu Agapkina

Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology; Lomonosov Moscow State University

119992 Moscow, Russia

A. N Anisenko

Lomonosov Moscow State University; Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology; Lomonosov Moscow State University

119234 Moscow, Russia; 119992 Moscow, Russia

M. B Gottikh

Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology; Lomonosov Moscow State University

119992 Moscow, Russia

S. P Korolev

Lomonosov Moscow State University; Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology; Lomonosov Moscow State University

Email: spkorolev@mail.ru
119234 Moscow, Russia; 119992 Moscow, Russia

References

  1. Brito, A. F., and Pinney, J. W. (2017) Protein-protein interactions in virus-host systems, Front. Microbiol., 8, 1557, https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01557.
  2. Martinez-Gil, L., Vera-Velasco, N. M., and Mingarro, I. (2017) Exploring the human-Nipah virus protein-protein interactome, J. Virol., 91, e01452-17, https://doi.org/10.1128/JVI.01461-17.
  3. Loregian, A., Marsden, H. S., and Palu, G. (2002) Protein-protein interactions as targets for antiviral chemotherapy, Rev. Med. Virol., 12, 239-262, https://doi.org/10.1002/rmv.356.
  4. Markovic, V., Szczepanska, A., and Berlicki, L. (2024) Antiviral protein-protein interaction inhibitors, J. Med. Chem., 67, 3205-3231, https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01543.
  5. Phanuphak, N., and Gulick, R. M. (2020) HIV treatment and prevention 2019: current standards of care, Curr. Opin. HIV AIDS, 15, 4-12, https://doi.org/10.1097/COH.0000000000000588.
  6. Iversen, A. K., Shafer, R. W., Wehrly, K., Winters, M. A., Mullins, J. I., Chesebro, B., and Merigan, T. C. (1996) Multidrug-resistant human immunodeficiency virus type 1 strains resulting from combination antiretroviral therapy, J. Virol., 70, 1086-1090, https://doi.org/10.1128/jvi.70.2.1086-1090.1996.
  7. Shafer, R. W., Winters, M. A., Palmer, S., and Merigan, T. C. (1998) Multiple concurrent reverse transcriptase and protease mutations and multidrug resistance of HIV-1 isolates from heavily treated patients, Ann. Intern. Med., 128, 906-911, https://doi.org/10.7326/0003-4819-128-11-199806010-00008.
  8. Kozal, M., Aberg, J., Pialoux, G., Cahn, P., Thompson, M., Molina, J. M., Grinsztejn, B., Diaz, R., Castagna, A., Kumar, P., Latiff, G., DeJesus, E., Gummel, M., Gartland, M., Pierce, A., et al. (2020) Fostemsavir in adults with multidrug-resistant HIV-1 infection, N. Engl. J. Med., 382, 1232-1243, https://doi.org/10.1056/NEJMoa1902493.
  9. Hiryak, K., and Koren, D. E. (2021) Fostemsavir: a novel attachment inhibitor for patients with multidrug-resistant HIV-1 infection, Ann. Pharmacother., 55, 792-797, https://doi.org/10.1177/1060028020962424.
  10. Beccari, M. V., Mogle, B. T., Sidman, E. F., Mastro, K. A., Asiago-Reddy, E., and Kufel, W. D. (2019) Ibalizumab, a novel monoclonal antibody for the management of multidrug-resistant HIV-1 infection, Antimicrob. Agents Chemother., 63, e00110-19, https://doi.org/10.1128/AAC.00110-19.
  11. Blair, H. A. (2020) Ibalizumab: a review in multidrug-resistant HIV-1 infection, Drugs, 80, 189-196, https://doi.org/10.1007/s40265-020-01258-3.
  12. Segal-Maurer, S., DeJesus, E., Stellbrink, H. J., Castagna, A., Richmond, G. J., Sinclair, G. I., Siripassorn, K., Ruane, P. J., Berhe, M., Wang, H., Margot, N. A., Dvory-Sobol, H., Hyland, R. H., Brainard, D. M., Rhee, M. S., Baeten, J. M., and Molina, J. M. (2022) Capsid inhibition with lenacapavir in multidrug-resistant HIV-1 infection, N. Engl. J. Med., 386, 1793-1803, https://doi.org/10.1056/NEJMoa2115542.
  13. Tekeste, S. S., Wilkinson, T. A., Weiner, E. M., Xu, X., Miller, J. T., Le Grice, S. F., Clubb, R. T., and Chow, S. A. (2015) Interaction between reverse transcriptase and integrase is required for reverse transcription duringHIV-1 replication, J. Virol., 89, 12058-12069, https://doi.org/10.1128/JVI.01471-15.
  14. Brown, P. O. (1990) Integration of retroviral DNA, Curr. Top. Microbiol. Immunol., 157, 19-48, https://doi.org/10.1007/978-3-642-75218-6_2.
  15. Anisenko, A. N., Knyazhanskaya, E. S., Zalevsky, A. O., Agapkina, J. Y., Sizov, A. I., Zatsepin, T. S., and Gottikh, M. B. (2017) Characterization of HIV-1 integrase interaction with human Ku70 protein and initial implications for drug targeting, Sci. Rep., 7, 5649, https://doi.org/10.1038/s41598-017-05659-5.
  16. Rozina, A., Anisenko, A., Kikhai, T., Silkina, M., and Gottikh, M. (2022) Complex relationships between HIV-1 integrase and its cellular partners, Int. J. Mol. Sci., 23, 12341, https://doi.org/10.3390/ijms232012341.
  17. Agapkina, Y. Y., Ponomareva, T. Y., Vdovina, M. V., Ziganshin, R. H., Rozina, A. A., Anisenko, A. N., and Gottikh, M. B. (2025) New cellular partners of HIV-1 integrase and their role in viral replication, Dokl. Biochem. Biophys., 522, 279-284, https://doi.org/10.1134/S1607672925600149.
  18. Parissi, V., Calmels, C., De Soultrait, V. R., Caumont, A., Fournier, M., Chaignepain, S., and Litvak, S. (2001) Functional interactions of human immunodeficiency virus type 1 integrase with human and yeast HSP60, J. Virol., 75, 11344-11353, https://doi.org/10.1128/JVI.75.23.11344-11353.2001.
  19. Leh, H., Brodin, P., Bischerour, J., Deprez, E., Tauc, P., Brochon, J.-C., LeCam, E., Coulaud, D., Auclair, C., and Mouscadet, J. F. (2000) Determinants of Mg2+-dependent activities of recombinant human immunodeficiency virus type 1 integrase, Biochemistry, 39, 9285-9294, https://doi.org/10.1021/bi000398b.
  20. Bradford, M. M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Anal. Biochem., 72, 248-254, https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3.
  21. Laemmli, U. K. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 227, 680-685, https://doi.org/10.1038/227680a0.
  22. Vandergeeten, C., Fromentin, R., Merlini, E., Lawani, M. B., DaFonseca, S., Bakeman, W., McNulty, A., Ramgopal, M., Michael, N., Kim, J. H., Ananworanich, J., and Chomont, N. (2014) Cross-clade ultrasensitive PCRbased assays to measure HIV persistence in large-cohort studies, J. Virol., 88, 12385-12396, https://doi.org/10.1128/JVI.00609-14.
  23. Anisenko, A. N., Knyazhanskaya, E. S., Isaguliants, M. G., and Gottikh, M. B. (2018) A qPCR assay for measuring the post-integrational DNA repair in HIV-1 replication, J. Virol. Methods, 262, 12-19, https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2018.09.004.
  24. Bukau, B., and Horwich, A. L. (1998) The Hsp70 and Hsp60 chaperone machines, Cell, 92, 351-366, https://doi.org/10.1016/S0092-8674(00)80928-9.
  25. Martin, J., Horwich, A. L., and Hartl, F. U. (1992) Prevention of protein denaturation under heat stress by the chaperonin Hsp60, Science, 258, 995-998, https://doi.org/10.1126/science.1359644.
  26. Soltys, B. J., and Gupta, R. S. (1996) Immunoelectron microscopic localization of the 60-kDa heat shock chaperonin protein (Hsp60) in mammalian cells, Exp. Cell Res., 222, 16-27, https://doi.org/10.1006/excr.1996.0003.
  27. Itoh, H., Kobayashi, R., Wakui, H., Komatsuda, A., Ohtani, H., Miura, A. B., Otaka, M., Masamune, O., Andoh, H., Koyama, K., Sato, Y., and Tashima, Y. (1995) Mammalian 60-kDa stress protein (chaperonin homolog): identification, biochemical properties, and localization, J. Biol. Chem., 270, 13429-13435, https://doi.org/10.1074/jbc.270.22.13429.
  28. Wu, T., Jia, L., Lei, S., Jiang, H., Liu, J., Li, N., Langford, P. R., Liu, H., and Lei, L. (2022) Host HSPD1 translocation from mitochondria to the cytoplasm induced by Streptococcus suis serovar 2 enolase mediates apoptosis and loss of blood-brain barrier integrity, Cells, 11, 2071, https://doi.org/10.3390/cells11132071.
  29. Turner, M. A., Simpson, A., McInnes, R. R., and Howell, P. L. (1998) Structure determination of selenomethionyl S-adenosylhomocysteine hydrolase using data at a single wavelength, Nat. Struct. Biol., 5, 369-376, https://doi.org/10.1038/nsb0598-369.
  30. Vizan, P., Di Croce, L., and Aranda, S. (2021) Functional and pathological roles of AHCY, Front. Cell Dev. Biol., 9, 654344, https://doi.org/10.3389/fcell.2021.654344.
  31. Mushegian, A. R., Garey, J. R., Martin, J., and Liu, L. X. (1998) Large-scale taxonomic profiling of eukaryotic model organisms: a comparison of orthologous proteins encoded by the human, fly, nematode, and yeast genomes, Genome Res., 8, 590-598, https://doi.org/10.1101/gr.8.6.590.
  32. Dickinson, M. E., Flenniken, A. M., Ji, X., Teboul, L., Wong, M. D., White, J. K., Meehan, T. F., Weninger, W. J., Westerberg, H., Adissu, H., Baker, C. N., Bower, L., Brown, J. M., Caddle, L. B., Chiani, F., Clary, D., Cleak, J., Daly, M. J., Denegre, J. M., Doe, B., Dolan, M. E., Edie, S. M., Fuchs, H., Gailus-Durner, V., Galli, A., Gambadoro, A., Gallegos, J., Guo, S., Horner, N. R., Hsu, C. W., Johnson, S. J., Kalaga, S., Keith, L. C., Lanoue, L., Lawson, T. N., Lek, M., Mark, M., Marschall, S., Mason, J., McElwee, M. L., Newbigging, S., Nutter, L. M., Peterson, K. A., Ramirez-Solis, R., Rowland, D. J., Ryder, E., Samocha, K. E., Seavitt, J. R., Selloum, M., Szoke-Kovacs, Z., Tamura, M., Trainor, A. G., Tudose, I., Wakana, S., Warren, J., Wendling, O., West, D. B., Wong, L., Yoshiki, A., International Mouse Phenotyping Consortium, Wurst, W., MacArthur, D. G., TocchiniValentini, G. P., Gao, X., Flicek, P., Bradley, A., Skarnes, W. C., Justice, M. J., Parkinson, H. E., Moore, M., Wells, S., Braun, R. E., Svenson, K. L., De Angelis, M. H., Herault, Y., Mohun, T., Mallon, A. M., Henkelman, R. M., Brown, S. D., Adams, D. J., Lloyd, C., McKerlie, C., Beaudet, A. L., Bućan, M., and Murray, S. A. (2016) High-throughput discovery of novel developmental phenotypes, Nature, 537, 508-514, https://doi.org/10.1038/nature19356.
  33. Miller, M. W., Duhl, D. M., Winkes, B. M., Arredondo-Vega, F., Saxon, P. J., Wolff, G. L., Epstein, C. J., Hershfield, M. S., and Barsh, G. S. (1994) The mouse lethal nonagouti (a(x)) mutation deletes the S-adenosylhomocysteine hydrolase (Ahcy) gene, EMBO J., 13, 1806-1816, https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1994.tb06449.x.
  34. Vugrek, O., Beluzic, R., Nakic, N., and Mudd, S. H. (2009) S-adenosylhomocysteine hydrolase (AHCY) deficiency: two novel mutations with lethal outcome, Hum. Mutat., 30, E555-E565, https://doi.org/10.1002/humu.20985.
  35. Radomski, N., Kaufmann, C., and Dreyer, C. (1999) Nuclear accumulation of S-adenosylhomocysteine hydrolase in transcriptionally active cells during development of Xenopus laevis, Mol. Biol. Cell, 10, 4283-4298, https://doi.org/10.1091/mbc.10.12.4283.
  36. Bader, J. P., Brown, N. R., Chiang, P. K., and Cantoni, G. L. (1978) 3-Deazaadenosine, an inhibitor of adenosylhomocysteine hydrolase, inhibits reproduction of Rous sarcoma virus and transformation of chick embryo cells, Virology, 89, 494-505, https://doi.org/10.1016/0042-6822(78)90193-4.
  37. Snoeck, R., Andrei, G., Neyts, J., Schols, D., Cools, M., Balzarini, J., and De Clercq, E. (1993) Inhibitory activity of S-adenosylhomocysteine hydrolase inhibitors against human cytomegalovirus replication, Antiviral Res., 21, 197-216, https://doi.org/10.1016/0166-3542(93)90007-6.
  38. De Clercq, E. (2005) John Montgomery’s legacy: carbocyclic adenosine analogues as SAH hydrolase inhibitors with broad-spectrum antiviral activity, Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids, 24, 1395-1415, https://doi.org/10.1080/15257770500265638.
  39. Daelemans, D., Este, J. A., Witvrouw, M., Pannecouque, C., Jonckheere, H., Aquaro, S., Perno, C. F., De Clercq, E., and Vandamme, A. M. (1997) S-adenosylhomocysteine hydrolase inhibitors interfere with the replication of human immunodeficiency virus type 1 through inhibition of the LTR transactivation, Mol. Pharmacol., 52, 1157-1163, https://doi.org/10.1124/mol.52.6.1157.
  40. Mayers, D. L., Mikovits, J. A., Joshi, B., Hewlett, I. K., Estrada, J. S., Wolfe, A. D., Garcia, G. E., Doctor, B. P., Burke, D. S., and Gordon, R. K. (1995) Anti-human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) activities of 3-deazaadenosine analogs: increased potency against 3′-azido-3′-deoxythymidine-resistant HIV-1 strains, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 215-219, https://doi.org/10.1073/pnas.92.1.215.
  41. Wu, X., Liu, H., Xiao, H., Conway, J. A., Hehl, E., Kalpana, G. V., Prasad, V., and Kappes, J. C. (1999) Human immunodeficiency virus type 1 integrase protein promotes reverse transcription through specific interactions with the nucleoprotein reverse transcription complex, J. Virol., 73, 2126-2135, https://doi.org/10.1128/JVI.73.3.2126-2135.1999.
  42. Engelman, A., Englund, G., Orenstein, J. M., Martin, M. A., and Craigie, R. (1995) Multiple effects of mutations in human immunodeficiency virus type 1 integrase on viral replication, J. Virol., 69, 2729-2736, https://doi.org/10.1128/JVI.69.5.2729-2736.1995.
  43. Leavitt, A. D., Robles, G., Alesandro, N., and Varmus, H. E. (1996) Human immunodeficiency virus type 1 integrase mutants retain in vitro integrase activity yet fail to integrate viral DNA efficiently during infection, J. Virol., 70, 721-728, https://doi.org/10.1128/JVI.70.2.721-728.1996.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».