HIV促进CD4+ T细胞凋亡的新机制

本文主要介绍了在HIV感染CD4+初始T细胞所引起的凋亡的原因,通过研究发现主要是通过PI3K与p53信号通路的变化进一步影响到FOXO3的变化从而引起的调亡。单独的Tat可以导致Foxoa的激活以及其目标促凋亡基因的激活。为了弄明白Tat如何影响这条通路,本文的研究者使用了ChIP-Chip实验来研究Tat。结果表明Tat可以与PTEN(一种磷酸激酶)与PP2A的两个亚基的启动子结合而不与FOXO3a直接结合。在Tat表达时PTEN与 PP2A编码的磷酸酶的水平与活性上调。这两种酶可以抑制Akt1 与 FOXO3a的磷酸化,进而激活FOXO3a,而FOXO3a又可以促进Egr-1,Egr-1可以刺激PTEN的转录,进一步增强了FOXO3a的活性。通过RNAi实验证实了PTEN与PP2A在Tat介导的cascade逐级凋亡中的重要的起始作用,这对细胞凋亡是至关重要的。Tat-PTEN-PP2A启动子的相互作用提供了一种Tat介导CD+4 T细胞的调亡的新机制。

Part1

本文的第一部分讲述了在Jurkat T细胞中Tat调控的基因表达,具体实验见Figure1.

通过这些数据我们可以证明Tat对于FOXO3a激活的作用以及诱导FOXO3a的促调亡基因的表达导致的细胞调亡。 由HIV-1 Tat影响的PTEN-FOXO3a通路所证实。

实验组:

Ad-Tat SF2(10个氨基酸,从HIV SF2获得的野生型Tat)

Ad-TatSF2K28A,K50A(一种不能与p300互作的突变体) Ad-Tat

SF2C25,30,35S(一种不能与 P-TEFb(Positive Transcription Elongation Factor b,通过与Tat互作而启动HIV的转录)互作的突变体)

AdTat SF2G48-R57A(缺失和定位信号的突变体)


Figure 1. Tat and Tat mutants expression and apoptosis in Jurkat T cells(参考后文文献中图注)

通过图A,B可以看出构建的腺病毒表达Tat的最佳时间,并验证了实验组对于Tat表达并无影响,图C证实了实验组对Tat进核有影响,图D表示了不同细胞中Tat的表达情况,图E说明了Tat会导致细胞凋亡,并且实验组可以抑制Tat的促凋亡作用。

后半部分实验证明了一些与调亡相关的细胞因子(FOXO3a,Egr-1,TRAIL)也受Tat进核影响,在转染Tat的突变体情况下这些细胞因子的mRNA与蛋白水平也显著下降,说明Tat通过进核诱导这些蛋白的表达。免疫荧光表明野生型的Tat在核内表达,同时,未磷酸化的FOXO3a也进核促进调亡而磷酸化的FOXO3a在胞质无活性。综合来看Tat是通过进核促进调亡。

Part2

第二部分介绍了Tat与PPP2R1B,PPP2R5E启动子的作用进而提高了PPP2R1B,PPP2R5E的RNA与蛋白水平,以及在Jurkat细胞中的PP2A的活性。PPP2R1B,PPP2R5E对于PP2A的活性有显著影响,Tat感染细胞时与对照相比胞内磷酸酶上升了四倍。主要是通过启动子微阵列(ChIP-Chip)技术确定与Tat互作的启动子序列。为了确定Tat蛋白所影响的细胞内的功能,我们对与Tat互作的基因通过IPA(Ingenuity Pathway Analysis)进行了生物信号通路注释。

敲低了PP2A后,由Tat介导的细胞内的调亡减少

Part3

Tat可以与PTEN启动子互作,并发现在敲低PTEN/PP2A,或同时敲低后,对Tat诱导的FOXO3a,Egr-1蛋白的表达量都有显著下降。且野生型的Tat相比突变型对PTEN与PPP2R1B,PPP2R5E有激活作用。

本文证实了CD4+细胞中,感染了HIV后Tat会诱导细胞调亡。Tat通过与PTEN,PP2A相互作用,进而使AKT去磷酸化,进一步促进FOXO3a去磷酸化,形成活性形式并进核发挥作用,而FOXO3a又可以促进Egr-1的表达,Egr-1进一步促进PTEN,使FOXO3a进核能力显著增强,从而导致细胞凋亡。本文的新颖之处在于提出了PTEN-FOXO3a-Egr-1在调亡中的作用机制。为治疗方面提供了新思路。

参考文献:Kim N, Kukkonen S, Gupta S, Aldovini A (2010) Association of Tat with Promoters of PTEN and PP2A Subunits Is Key to Transcriptional Activation of Apoptotic Pathways in HIV-Infected CD4+ T Cells. PLoS Pathog 6(9): e1001103.

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