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.2017年3月29日;91(8):e01379-16。
doi:10.1128/JVI.01379-16。 2017年4月15日印刷。

干扰素刺激基因在树突状细胞中成熟状态对HIV-1感染反应的差异表达

附属公司

干扰素刺激基因在树突状细胞中成熟状态对HIV-1感染反应的差异表达

埃斯特·卡隆格等。 J维罗尔. .

摘要

树突状细胞(DC)是一种专业的抗原呈递细胞,其功能取决于其分化程度。在未成熟状态下,树突状细胞捕获病原体并迁移至淋巴结。在这个过程中,树突状细胞成为专职于抗原提呈的常驻成熟细胞。DC的特征在于,由于限制性因子如SAMHD1和APOBEC3G的表达,人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)复制具有高度限制性的环境。然而,未感染的树突状细胞通过一个反式-趋化因子参与的增强机制。当使用携带Vpx的HIV-1颗粒对未成熟DC(IDC)或成熟DC(MDC)进行有效感染时,我们使用全基因组微阵列分析了基因表达的变化。尽管IDC的生产性HIV感染诱导了干扰素刺激基因(ISG)的表达,但MDC中并没有产生这种诱导,在MDC中观察到ISG和CXCR3结合趋化因子的急剧减少,减少了反式-CD4淋巴细胞感染。当DC感染天然表达Vpx的HIV-2时,发现了类似的基因表达模式。在没有Vpx的限制性HIV-1感染条件下也观察到差异。在IDC中ISG的表达没有改变,而在MDC中观察到ISG和CXCR3-结合趋化因子的增加。总的来说,这些结果表明,IDC和MDC对HIV-1感染的感知和限制不同。我们认为限制性感染通过不同的机制导致毒力增加。在IDC中,避免感应和诱导ISG,而在MDC中,增加CXCR3结合趋化因子的产生,将导致淋巴细胞吸引并增强免疫突触的感染。重要性在这项工作中,我们首次描述了在HIV-1感染期间,不同基因程序的激活取决于DC的成熟状态。这标志着在理解DC对HIV-1感染的限制方面取得了突破。结果表明,感染HIV-1的树突状细胞会重新编程其基因表达模式。在未成熟细胞中,生产性HIV-1感染激活参与控制病毒复制的干扰素相关基因,从而在周围细胞中诱导抗病毒状态。自相矛盾的是,SAMHD1对HIV-1的限制会导致缺乏感应和IFN激活,从而有利于HIV-1从先天性免疫反应中逃逸。在成熟树突状细胞中,限制性感染导致HIV-1感应和诱导ISG,特别是CXCR3-结合趋化因子,这可能有利于HIV向淋巴细胞传播。我们的数据支持这样的假设,即HIV-1感染导致的基因DC重编程有利于病毒逃逸和传播,从而增加HIV-1的毒力。

关键词:HIV-1;未成熟树突状细胞;干扰素刺激基因;成熟的树突细胞。

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数字

图1
图1
Vpx对未成熟和成熟树突状细胞中HIV-1限制的影响。(A) 用VSV-G(Δenv)(200 ng p24/well)假型pNL4.3-ΔenvGFP病毒克隆感染人类IDC和MDC。如图所示,病毒颗粒是否装有Vpx。感染72 h后,用流式细胞仪对生产性感染进行定量。(B) 通过GFP在5个不同供体中的表达,测定IDC和MDC感染载或不载Vpx病毒的情况。使用Mann-Whitney检验分析数据(*,P(P)<0.05)(C)。通过免疫印迹分析用VSV-G假型pNL4.3-ΔenvGFP病毒克隆感染的人IDC和MDCs的蛋白质提取物中SAMHD1和APOBEC3A的表达。病毒颗粒负载或不负载Vpx。β-肌动蛋白作为负荷对照。
图2
图2
(A) 通过流式细胞术检测细胞内Gag-p24,对感染带有VSV-G和JR-FL HIV-1病毒伪型pNL4.3-Δenv病毒克隆8 h的人类IDC和MDC中的病毒进入进行量化。显示了5个代表性实验中的一个实验的结果。(B) 用含有Blam-Vpr的HIV-1和Δenv病毒进行基于病毒的融合分析。结果表示使用不同供体DC的三个独立实验的平均值±标准误差(SEM)。(C) 使用HIV1-Gag-GFP病毒或非感染性GFP颗粒通过共焦显微镜分析感染和非感染细胞。感染细胞的百分比通过细胞内GFP的存在来测量(最多计算100个细胞)。
图3
图3
IDC和MDC的生产性感染改变了不同的表达模式。(A) DC分化、成熟和感染的时间表。使用包含44000个探针(代表41000个人类基因和转录物)的全人类基因组微阵列,检测在生产条件(+Vpx)下感染的IDC和MDC的基因表达模式。过滤扫描图像后,考虑使用30388个基因探针进行统计分析。对三种独立的RNA提取进行了分析。表达式值(log2转化)在所有细胞类型的三个重复中获得每个探针。表达式比率(log2)使用未感染细胞的值作为基线进行计算。仅带有q个<5%的值被认为具有统计学意义。(B) 维恩图显示了IDC和MDC中检测到的解除调控的基因数量,并与处于相同分化阶段的未感染细胞进行了比较。总的来说,感染后IDC和MDC中有86个共同基因被解除了调控,而大多数基因被不同程度地解除了调控。(C) 使用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)软件程序(Ingenuity-System),根据功能对生产性感染IDC和MDC与非感染细胞中差异解除调控的基因数量进行分类。
图4
图4
成熟过程中基因表达的差异。(A) 髓系树突状细胞成熟过程中与不同细胞过程相关的上调(蓝色)和下调(红色)基因数量。(B) 使用LPS或ITIP成熟导致的基因表达差异以及感染的MDC。从人IDC和用LPS或ITIP成熟的MDC中提取RNA,并用特异性引物对ISG进行qPCR分析。结果代表了使用来自不同供体的DC的三个独立实验的平均值。使用Mann-Whitney检验分析数据(**,P(P)< 0.05).
图5
图5
生产性和限制性树突状细胞感染过程中ISG表达的变化。人类IDC(A)和MDC(B)感染了携带或不携带Vpx的JR病毒。在感染后72小时提取RNA,并使用特异性引物通过qPCR分析ISG。ACTB、PGK1和ALDOA看家基因用于归一化。(C) 提取人IDC和MDC的RNA,用qPCR分析敏感因子基因。结果代表了使用不同供体DC的三个独立实验的平均值。使用Mann-Whitney检验分析数据(*,P(P)< 0.05).
图6
图6
IDC感染期间ISG的转录因子结合元件被解除调控。(A) IDC中ISG起始位点上游1500 bp序列启动子区域的预测转录因子结合元件差异解除。预测基于MATCH算法,使用TRANSFAC 2012专业矩阵,并通过Interferome v 2.01工具应用最小假阳性截止值。(B) ●●●●。用干涉V2.01分析DC感染期间改变其表达的前10个基因启动子区域。(C) 前10个基因启动子区域中的转录因子结合位点数量。
图7
图7
HIV-2感染对IDC和MDC中ISG表达的影响。人类IDC和MDC感染了携带或不携带Vpx的HIV-2和HIV-1 JR-Ren株病毒。在感染后72小时提取RNA,并使用IFIT1、IFI44L、CXCL9和CXCL10基因的特异性引物进行qPCR。结果表示为未感染细胞中mRNA水平的倍数变化。结果代表了三个独立实验的平均值。使用Mann-Whitney检验分析数据(*,P(P)< 0.05). (B) 对IDC和MDC中含有Blam-Vpr的HIV-2进行基于病毒的融合分析。结果表示使用不同供体DC的三个独立实验的平均值±SEM。
图8
图8
成熟树突状细胞生产性和限制性感染期间趋化因子水平的变化。人类MDC感染了携带或不携带Vpx的JR-Ren病毒(HIV-1)。在感染后72小时收集细胞,提取RNA。(A) 使用趋化因子基因的特异性引物进行qPCR。感染细胞的mRNA表达水平与未感染细胞的表达水平相一致。报道的结果代表了使用来自不同供体的DC进行的五个独立实验的介质。使用Mann-Whitney检验分析数据(*,P(P)<0.05)(B)用ELISA法测定感染上清液中趋化因子MIG(CXCL9)和IP-10(CXCL10)的水平。报告的结果代表了五个独立实验的中位数。(C) 病毒DNA整合减少。MDCs用带有或不带有Vpx、CXCL9和CXCL10(100nM)的VSV-ΔenvGFP感染。3天后,用HIV-1 JR-Ren培养细胞,并与之前用IL-2激活的自体淋巴细胞共培养。三天后,CD4+通过阳性选择从培养物中纯化T细胞。用定量Alu-PCR检测HIV整合。报告的结果代表了使用不同捐赠者DC的三个独立实验的中位数。使用Mann-Whitney检验分析数据(*,P(P)< 0.05).

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