Center for Retrovirus Research, The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA.
Department of Veterinary Biosciences, The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA.
J Virol. 2018 Jul 17;92(15). doi: 10.1128/JVI.00292-18. Print 2018 Aug 1.
Sterile alpha motif and HD domain-containing protein 1 (SAMHD1) restricts human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) replication in nondividing cells by degrading intracellular deoxynucleoside triphosphates (dNTPs). SAMHD1 is highly expressed in resting CD4 T cells, which are important for the HIV-1 reservoir and viral latency; however, whether SAMHD1 affects HIV-1 latency is unknown. Recombinant SAMHD1 binds HIV-1 DNA or RNA fragments , but the function of this binding remains unclear. Here we investigate the effect of SAMHD1 on HIV-1 gene expression and reactivation of viral latency. We found that endogenous SAMHD1 impaired HIV-1 long terminal repeat (LTR) activity in monocytic THP-1 cells and HIV-1 reactivation in latently infected primary CD4 T cells. Overexpression of wild-type (WT) SAMHD1 suppressed HIV-1 LTR-driven gene expression at a transcriptional level. Tat coexpression abrogated SAMHD1-mediated suppression of HIV-1 LTR-driven luciferase expression. SAMHD1 overexpression also suppressed the LTR activity of human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1), but not that of murine leukemia virus (MLV), suggesting specific suppression of retroviral LTR-driven gene expression. WT SAMHD1 bound to proviral DNA and impaired reactivation of HIV-1 gene expression in latently infected J-Lat cells. In contrast, a nonphosphorylated mutant (T592A) and a dNTP triphosphohydrolase (dNTPase) inactive mutant (H206D R207N [HD/RN]) of SAMHD1 failed to efficiently suppress HIV-1 LTR-driven gene expression and reactivation of latent virus. Purified recombinant WT SAMHD1, but not the T592A and HD/RN mutants, bound to fragments of the HIV-1 LTR These findings suggest that SAMHD1-mediated suppression of HIV-1 LTR-driven gene expression potentially regulates viral latency in CD4 T cells. A critical barrier to developing a cure for HIV-1 infection is the long-lived viral reservoir that exists in resting CD4 T cells, the main targets of HIV-1. The viral reservoir is maintained through a variety of mechanisms, including regulation of the HIV-1 LTR promoter. The host protein SAMHD1 restricts HIV-1 replication in nondividing cells, but its role in HIV-1 latency remains unknown. Here we report a new function of SAMHD1 in regulating HIV-1 latency. We found that SAMHD1 suppressed HIV-1 LTR promoter-driven gene expression and reactivation of viral latency in cell lines and primary CD4 T cells. Furthermore, SAMHD1 bound to the HIV-1 LTR and in a latently infected CD4 T-cell line, suggesting that the binding may negatively modulate reactivation of HIV-1 latency. Our findings indicate a novel role for SAMHD1 in regulating HIV-1 latency, which enhances our understanding of the mechanisms regulating proviral gene expression in CD4 T cells.
Sterile alpha motif 和 HD 结构域蛋白 1(SAMHD1)通过降解细胞内脱氧核苷三磷酸(dNTPs)来限制非分裂细胞中人类免疫缺陷病毒 1 型(HIV-1)的复制。SAMHD1 在静息 CD4 T 细胞中高度表达,这对于 HIV-1 储存库和病毒潜伏至关重要;然而,SAMHD1 是否影响 HIV-1 潜伏期尚不清楚。重组 SAMHD1 结合 HIV-1 DNA 或 RNA 片段,但这种结合的功能尚不清楚。在这里,我们研究了 SAMHD1 对 HIV-1 基因表达和病毒潜伏再激活的影响。我们发现内源性 SAMHD1 削弱了单核细胞 THP-1 细胞中的 HIV-1 长末端重复(LTR)活性和潜伏感染的原代 CD4 T 细胞中的病毒潜伏再激活。野生型(WT)SAMHD1 的过表达在转录水平上抑制了 HIV-1 LTR 驱动的基因表达。Tat 共表达消除了 SAMHD1 介导的 HIV-1 LTR 驱动的荧光素酶表达的抑制。SAMHD1 的过表达还抑制了人类 T 细胞白血病病毒 1 型(HTLV-1)的 LTR 活性,但不抑制鼠白血病病毒(MLV)的 LTR 活性,表明对逆转录病毒 LTR 驱动的基因表达具有特异性抑制作用。WT SAMHD1 与前病毒 DNA 结合,并削弱潜伏感染的 J-Lat 细胞中 HIV-1 基因表达的再激活。相比之下,非磷酸化突变体(T592A)和 dNTP 三磷酸水解酶(dNTPase)失活突变体(H206D R207N [HD/RN])的 SAMHD1 未能有效抑制 HIV-1 LTR 驱动的基因表达和潜伏病毒的再激活。纯化的重组 WT SAMHD1 而非 T592A 和 HD/RN 突变体与 HIV-1 LTR 的片段结合。这些发现表明,SAMHD1 介导的 HIV-1 LTR 驱动的基因表达抑制可能调节 CD4 T 细胞中的病毒潜伏。开发治愈 HIV-1 感染的一个关键障碍是存在于静息 CD4 T 细胞中的长期存在的病毒储存库,这是 HIV-1 的主要靶标。病毒储存库通过多种机制维持,包括调节 HIV-1 LTR 启动子。宿主蛋白 SAMHD1 限制非分裂细胞中的 HIV-1 复制,但它在 HIV-1 潜伏期的作用尚不清楚。在这里,我们报告了 SAMHD1 在调节 HIV-1 潜伏期中的一个新功能。我们发现 SAMHD1 抑制了细胞系和原代 CD4 T 细胞中的 HIV-1 LTR 启动子驱动的基因表达和病毒潜伏再激活。此外,SAMHD1 与 HIV-1 LTR 结合,并且在潜伏感染的 CD4 T 细胞系中,这表明结合可能负调节 HIV-1 潜伏期的再激活。我们的发现表明 SAMHD1 在调节 HIV-1 潜伏期方面具有新的作用,这增强了我们对调节 CD4 T 细胞中前病毒基因表达的机制的理解。