HIV-Nef induzierte T-Zell Sekretion in infizierten T-Zellen und nicht infizierten Nachbarzellen (bystander cells); Mechanismus und Funktion
Final Report Abstract
In unserem Forschungsantrag ging es darum, eine zuvor gemachte und publizierte Beobachtungen näher zu untersuchen und ihre Relevanz für die HIV-Infektion zu bestätigen. Untersucht wurde die bis dahin erstmalige Beobachtung, dass HIV-Infizierte Zellen in großen Mengen sogenannte extrazelluläre Vesikel sezernieren, welche das HIV-Nef Protein sowie ADAM17 enthalten. Letzteres war im Rahmen unveröffentlichter Vorarbeiten festgestellt worden. Das Projekt war insgesamt sehr erfolgreich und führte zu mehreren, teils veröffentlichten, teils eingereichten und teils in Vorbereitung befindlichen Publikationen. Auf der Basis dieser Arbeiten wurde ein Patent eingereicht. Das Projekt gliederte sich in zwei Bereiche. Im ersten Teil sollte der Mechanismus der HIV-Nef-induzierten Sekretion von TNF untersucht werden. Letztere war eine der Folgen der Aktivierung von ADAM17 durch Nef. Bislang wird angenommen, dass TNF maßgeblich an der Zell-Membran von aktivierter ADAM17 geschnitten und in den Überstand abgegeben wird. Wir stellten fest, dass große Mengen von proTNF auch in Rab4+ Kompartimenten geschnitten und dann über Rab27+ Endosomen sezerniert werden. Hierzu wird ADAM17 an der Plasmamembran über Signalvorgänge aktiviert und nach/durch Endozytose Rab4+ Kompartimenten zugeführt. Dort trifft die Protease auf ihr Substrat was zur Reifung/Spaltung von proTNF führt. Dieser Vorgang war abhängig von der Aktivierung von Notch1 ist. Notch1 wiederum ist Substrat von aktivierter ADAM17/10 Protease. Die in-vitro untersuchten Vorgänge konnten durch Immunfluoreszenz-Färbungen von Gewebe bestätigt werden. Im zweiten Teil des Projekts wurde der molekulare Mechanismus der ADAM17-Aktivierung und Einschleusung in EV durch HIV Nef untersucht. Bezüglich der Aktivierung von ADAM17 konnten wir zeigen, dass insbesondere der von uns beschriebene Nef-assoziierte Signalkomplex ADAM17 eine wesentliche Rolle spielt. Daneben konnte Paxillin als ein weiterer beteiligter Faktor identifiziert werden. Paxillin spielte nicht nur bei der Aktivierung sondern auch bei der Verpackung von ADAM17 in EV eine wichtige Rolle. Letzteres erfolgte nur, wenn es zu einer Interaktion von ADAM17 und Paxillin kam. Diese Interaktion wurde durch Pak1 und Pak2 entweder negativ oder positiv reguliert. Schließlich konnte gezeigt werden, dass in Melanom-Zellen die Verpackung von ADAM10 in EV durch einen weitgehend identischen Mechanismus erfolgt, bei dem Paxillin und Pak1/Pak2 die gleichen Rollen spielen. Durch den Nachweis großer Mengen von EV im Plasma von HIV-infizierten Personen mit Nef, aktivierter ADAM17, Paxillin sowie TNF konnten unsere Befunde eindrucksvoll bestätigt werden.
Publications
- HIV Nef, Paxillin, and Pak1/2 Regulate Activation and Secretion of TACE/ADAM10 Proteases. Mol Cell. (2013); 49(4):668-79
Lee,J.H., Wittki,S., Brau,T., Dreyer,F.S., Kratzel,K., Dindorf,J., Johnston,I.C., Gross,S., Kremmer,E., Zeidler,R., Schlotzer-Schrehardt,U., Lichtenheld,M., Saksela,K., Harrer,T., Schuler,G., Federico,M., and Baur, A.S.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.molcel.2012.12.004) - Exosomes from human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1)-infected cells license quiescent CD4+ T lymphocytes to replicate HIV-1 through a Nef- and ADAM17-dependent mechanism. J Virol. (2014) (19):11529-39
Arenaccio C, Chiozzini C, Columba-Cabezas S, Manfredi F, Affabris E, Baur AS, Federico M
(See online at https://doi.org/10.1128/JVI.01712-14)
