Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1044810.32607/20758251-2016-8-1-34-47ReviewsОбзорыResearch ArticleHost Proteins Ku and HMGA1 As Participants of HIV-1 TranscriptionКлеточные белки Ku и HMGA1 как участники транскрипции ВИЧ-1ShadrinaO. A.ШадринаO. A.
Russian Federation
gottikh@belozersky.msu.ruKnyazhanskayaE. S.КняжанскаяE. С.
Russian Federation
gottikh@belozersky.msu.ruKorolevS. P.КоролевС. П.
Russian Federation
gottikh@belozersky.msu.ruGottikhM. B.ГоттихM. Б.
Russian Federation
gottikh@belozersky.msu.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова1503201681VOL 8, NO1 (2016)ТОМ 8, №1 (2016)344717012020Copyright ©; 2016, Shadrina O.A., Knyazhanskaya E.S., Korolev S.P., Gottikh M.B.Copyright ©; 2016, Шадрина O.A., Княжанская E.С., Королев С.П., Готтих M.Б.2016Shadrina O.A., Knyazhanskaya E.S., Korolev S.P., Gottikh M.B.Шадрина O.A., Княжанская E.С., Королев С.П., Готтих M.Б.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10448

Human immunodeficiency virus type 1 is known to use the transcriptional machinery of the host cell for viral gene transcription, and the only viral protein that partakes in this process is Tat, the viral trans-activator of transcription. During acute infection, the binding of Tat to the hairpin at the beginning of the transcribed viral RNA recruits the PTEFb complex, which in turn hyperphosphorylates RNA-polymerase II and stimulates transcription elongation. Along with acute infection, HIV-1 can also lead to latent infection that is characterized by a low level of viral transcription. During the maintenance and reversal of latency, there are no detectable amounts of Tat protein in the cell and the mechanism of transcription activation in the absence of Tat protein remains unclear. The latency maintenance is also a problematic question. It seems evident that cellular proteins with a yet unknown nature or role regulate both transcriptional repression in the latent phase and its activation during transition into the lytic phase. The present review discusses the role of cellular proteins Ku and HMGA1 in the initiation of transcription elongation of the HIV-1 provirus. The review presents data regarding Ku-mediated HIV-1 transcription and its dependence on the promoter structure and the shape of viral DNA. We also describe the differential influence of the HMGA1 protein on the induced and basal transcription of HIV-1. Finally, we offer possible mechanisms for Ku and HMGA1 proteins in the proviral transcription regulation.

Вирус иммунодефицита человека первого типа (ВИЧ-1) использует транскрипционную машину клетки-хозяина для транскрипции своих генов. Единственным вирусным белком, участвующим в этом процессе, является трансактиватор транскрипции Tat. В острой фазе инфекции Tat связывается с РНК шпилькой в начале транскрибируемой вирусной РНК и привлекает комплекс P-TEFb, который гиперфосфорилирует РНК-полимеразу II и запускает элонгацию транскрипции. Латентная фаза ВИЧ-инфекции характеризуется низким уровнем транскрипции. В латентной фазе и при выходе из нее белок Tat в клетке не детектируется, и механизм активации транскрипции в его отсутствие понятен не до конца. Актуальным остается вопрос о механизме поддержания латентности. Очевидно, что и в репрессии транскрипции в латентной фазе, и в ее активации при переходе в литическую фазу инфекции участвуют клеточные белки, роль которых еще не выяснена. Данный обзор посвящен обсуждению роли клеточных белков Ku и HMGA1 в инициации и элонгации транскрипции интегрированного генома ВИЧ-1. Представлены данные о зависи мости Ku-опосредованной транскрипции ВИЧ-1 от структуры промотора и формы вирусной ДНК. Описано разнонаправленное влияние белка HMGA1 на индуцируемую транскрипцию и на базальную транскрипцию ВИЧ-1. Предложены возможные механизмы участия белков Ku и HMGA1 в регуляции транскрипции про вируса.

cellular transcription factorslatent phaseHIV-1 transcriptionelongationклеточные факторы транскрипциилатентная фазатранскрипция ВИЧ-1элонгацияThis work was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 14-24-00061).Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 14-24-00061).[1] van Lint C., Bouchat S., Marcello A. // Retrovirology. 2013, V.10, P.67[2] Ruelas D.S., Greene W.C. // Cell. 2013, V.155, №3, P.519-529[3] Zhou M., Halanski M.A., Radonovich M.F., Kashanchi F., Peng J., Price D.H., Brady J.N. // Mol. Cell. Biol. 2000, V.20, №14, P.5077-5086[4] Eilebrecht S., Wilhelm E., Benecke B.J., Bell B., Benecke A.G. // RNA Biol. 2013, V.10, №3, P.436-444[5] Eilebrecht S., Le Douce V., Riclet R., Targat B., Hallay H., van Driessche B., Schwartz C., Robette G., van Lint C., Rohr O. // Nucleic Acids Research 2014, V.42, №8, P.4962-4971[6] Jeanson L., Mouscadet J.F. // J. Biol. Chem. 2002, V.277, №7, P.4918-4924[7] Masson C., Bury-Moné S., Guiot E., Saez-Cirion A., Schoëvaërt-Brossault D., Brachet-Ducos C., Delelis O., Subra F., Jeanson-Leh L., Mouscadet J.F. // Virology Journal 2007, V.81, №15, P.7924-7932[8] Waninger S., Kuhen K., Hu X., Chatterton J.E., Wong-Staal F., Tang H. // Virology Journal 2004, V.78, №23, P.12829-12837[9] Manic G., Maurin-Marlin A., Laurent F., Vitale I., Thierry S., Delelis O., Dessen P., Vincendeau M., Leib-Mösch C., Hazan U. // PLoS One. 2013, V.8, №7, P.69691[10] Tyagi S., Ochem A., Tyagi M. // J. Gen. Virol. 2011, V.92, №7, P.1710-1720[11] Meyerhans A., Breinig T., Vartanian J.P., Wain-Hobson S. // HIV Sequence Compendium 2003. Los Alamos National Laboratory: Theoretical Biology and Biophysics Group, 2003. 420 p. 2003[12] Sloan R.D., Wainberg M.A. // Retrovirology. 2011, V.8, P.52[13] Colin L., Verdin E., van Lint C. // Meth. Mol. Biol. 2014, V.1087, P.85-101[14] Taube R., Peterlin M. // Viruses. 2013, V.5, №3, P.902-927[15] Kwak H., Lis J.T. // Annu. Rev. Genet. 2013, V.47, P.483-508[16] Nguyen V.T., Kiss T., Michels A.A., Bensaude O. // Nature 2001, V.414, №6861, P.322-325[17] Peterlin B.M., Price D.H. // Molecular Cell 2006, V.23, №3, P.297-305[18] Emiliani S., van Lint C., Fischle W., Paras P. Jr., Ott M., Brady J., Verdin E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996, V.93, №13, P.6377-6381[19] Bieniasz P.D., Grdina T.A., Bogerd H.P., Cullen B.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999, V.96, №14, P.7791-7796[20] Yedavalli V.S., Benkirane M., Jeang K.T. // J. Biol. Chem. 2003, V.278, №8, P.6404-6410[21] Itzen F., Greifenberg A.K., Bösken C.A., Geyer M. // Nucleic Acids Research 2014, V.42, №12, P.7577-7590[22] Patel M.C., Debrosse M., Smith M., Dey A., Huynh W., Sarai N., Heightman T.D., Tamura T., Ozato K. // Mol. Cell. Biol. 2013, V.33, №12, P.2497-2507[23] Jin S., Weaver D.T. // EMBO J. 1997, V.16, №22, P.6874-6885[24] Ochem A.E., Skopac D., Costa M., Rabilloud T., Vuillard L., Simoncsits A., Giacca M., Falaschi A. // J. Biol. Chem. 1997, V.272, №47, P.29919-29926[25] Dynan W.S., Yoo S. // Nucleic Acids Research 1998, V.26, №7, P.1551-1559[26] Walker J.R., Corpina R.A., Goldberg J. // Nature 2001, V.412, №6847, P.607-614[27] Postow L. // FEBS Lett. 2011, V.585, №18, P.2876-2882[28] Hill R., Lee P.W. // Cell Cycle. 2010, V.9, №17, P.3460-3469[29] Fell V.L., Schild-Poulter C. // Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2015, V.763, P.15-29[30] Yang S.H., Nussenzweig A., Li L., Kim D., Ouyang H., Burgman P., Li G.C. // Mol. Cell. Biol. 1996, V.16, №7, P.3799-3806[31] Knuth M.W., Gunderson S.I., Thompson N.E., Strasheim L.A., Burgess R.R. // J. Biol. Chem. 1990, V.265, №29, P.17911-17920[32] Okumura K., Takagi S., Sakaguchi G., Naito K., Minoura-Tada N., Kobayashi H., Mimori T., Hinuma Y., Igarashi H. // FEBS Lett. 1994, V.356, №1, P.94-100[33] Giffin W., Torrance H., Rodda D.J., Préfontaine G.G., Pope L., Hache R.J. // Nature 1996, V.380, №6571, P.265-268[34] Giffin W., Kwast-Welfeld J., Rodda D.J., Préfontaine G.G., Traykova-Andonova M., Zhang Y., Weigel N.L., Lefebvre Y.A., Haché R.J. // J. Biol. Chem. 1997, V.272, №9, P.5647-5658[35] Giffin W., Gong W., Schild-Poulter C., Haché R.J. // Mol. Cell. Biol. 1999, V.19, №6, P.4065-4078[36] Shi L., Qiu D., Zhao G., Corthesy B., Lees-Miller S., Reeves W.H., Kao P.N. // Nucleic Acids Research 2007, V.35, №7, P.2302-2310[37] Schild-Poulter C., Shih A., Yarymowich N.C., Haché R.J. // Cancer Research 2003, V.63, №21, P.7197-7205[38] Jiang D., Zhou Y., Moxley R.A., Jarrett H.W. // Biochemistry. 2008, V.47, №35, P.9318-9334[39] Wang H., Fang R., Cho J.Y., Libermann T.A., Oettgen P. // J. Biol. Chem. 2004, V.279, №24, P.25241-25250[40] Sucharov C.C., Helmke S.M., Langer S.J., Perryman M.B., Bristow M., Leinwand L. // Mol. Cell. Biol. 2004, V.24, №19, P.8705-8715[41] Hill R., Madureira P.A., Waisman D.M., Lee P.W. // Oncotarget. 2011, V.2, №12, P.1094-1108[42] Mayeur G.L., Kung W.J., Martinez A., Izumiya C., Chen D.J., Kung H.J. // J. Biol. Chem. 2005, V.280, №11, P.10827-10833[43] Sartorius C.A., Takimoto G.S., Richer J.K., Tung L., Horwitz K.B. // J. Mol. Endocrinol. 2000, V.24, №2, P.165-182[44] Medunjanin S., Weinert S., Schmeisser A., Mayer D., Braun-Dullaeus R.C. // Mol. Biol. Cell. 2010, V.21, №9, P.1620-1628[45] Lim J.W., Kim H., Kim K.H. // J. Biol. Chem. 2004, V.279, №1, P.231-237[46] Dvir A., Stein L.Y., Calore B.L., Dynan W.S. // J. Biol. Chem. 1993, V.268, №14, P.10440-10447[47] Maldonado E., Shiekhattar R., Sheldon M., Cho H., Drapkin R., Rickert P., Lees E., Anderson C.W., Linn S., Reinberg D. // Nature 1996, V.381, №6577, P.86-89[48] Mo X., Dynan W.S. // Mol. Cell. Biol. 2002, V.22, №22, P.8088-8099[49] Peterson S.R., Dvir A., Anderson C.W., Dynan W.S. // Genes Dev. 1992, V.6, №3, P.426-438[50] Ju B.G., Lunyak V.V., Perissi V., Garcia-Bassets I., Rose D.W., Glass C.K., Rosenfeld M.G. // Science. 2006, V.312, №5781, P.1798-1802[51] Studamire B., Goff S.P. // Retrovirology. 2008, V.5, P.48[52] Zheng Y., Ao Z., Wang B., Jayappa K.D., Yao X. // J. Biol. Chem. 2011, V.286, №20, P.17722-17735[53] Santos S., Obukhov Y., Nekhai S., Bukrinsky M., Iordanskiy S. // Retrovirology. 2012, V.9, P.65[54] Skalka A.M., Katz R.A. // Cell Death Differ. 2005, V.12, P.971-978[55] Daniel R., Greger J.G., Katz R.A., Taganov K.D., Wu X., Kappes J.C., Skalka A.M. // Virology Journal 2004, V.78, №16, P.8573-8581[56] Daniel R., Katz R.A., Merkel G., Hittle J.C., Yen T.J., Skalka A.M. // Mol. Cell. Biol. 2001, V.21, №4, P.1164-1172[57] Jeanson L., Subra F., Vaganay S., Hervy M., Marangoni E., Bourhis J., Mouscadet J.F. // Virology 2002, V.300, №1, P.100-108[58] Li L., Olvera J.M., Yoder K.E., Mitchell R.S., Butler S.L., Lieber M., Martin S.L., Bushman F.D. // EMBO J. 2001, V.20, №12, P.3272-3281[59] Kilzer J.M., Stracker T., Beitzel B., Meek K., Weitzman M., Bushman F.D. // Virology 2003, V.314, №1, P.460-467[60] Hoover T., Mikovits J., Court D., Liu Y.L., Kung H F., Raziuddin I.O. // Nucleic Acids Research 1996, V.24, №10, P.1895-1900[61] Reeves R., Nissen M.S. // J. Biol. Chem. 1990, V.265, №15, P.8573-8582[62] Ozturk N., Singh I., Mehta A., Braun T., Barreto G. // Front. Cell. Dev. Biol. 2014, V.2, P.5[63] Reeves R. // Meth. Enzymol. 2004, V.375, P.297-322[64] Cleynen I., van de Ven W.J. // Int. J. Oncol. 2008, V.32, №2, P.289-305[65] Farnet C.M., Bushman F.D. // Cell. 1997, V.88, №4, P.483-492[66] Hindmarsh P., Ridky T., Reeves R., Andrake M., Skalka A.M., Leis J. // Virology Journal 1999, V.73, №4, P.2994-3003[67] Li L., Yoder K., Hansen M.S., Olvera J., Miller M.D., Bushman F.D. // Virology Journal 2000, V.74, №23, P.10965-10974[68] Beitzel B., Bushman F. // Nucleic Acids Research 2003, V.31, №17, P.5025-5032[69] Henderson A., Bunce M., Siddon N., Reeves R., Tremethick D.J. // Virology Journal 2000, V.74, №22, P.10523-10534[70] Henderson A., Holloway A., Reeves R., Tremethick D.J. // Mol. Cell. Biol. 2004, V.24, №1, P.389-397[71] Eilebrecht S., Brysbaert G., Wegert T., Urlaub H., Benecke B.J., Benecke A. // Nucleic Acids Research 2011, V.39, №6, P.2057-2072[72] Eilebrecht S., Benecke B.J., Benecke A. // RNA Biol. 2011. V. 8. № 6. 1084-1093. 2011, V.8, №6, P.1084-1093[73] Marban C., Suzanne S., Dequiedt F., de Walque S., Redel L., van Lint C., Aunis D., Rohr O. // EMBO J. 2007, V.26, №2, P.412-423[74] Marban C., Redel L., Suzanne S., van Lint C., Lecestre D., Chasserot-Golaz S., Leid M., Aunis D., Schaeffer E., Rohr O. // Nucleic Acids Research 2005, V.33, №7, P.2318-2331[75] Rohr O., Lecestre D., Chasserot-Golaz S., Marban C., Avram D., Aunis D., Leid M., Schaeffer E. // Virology Journal 2003, V.77, №9, P.5415-5427[76] Cherrier T., Le Douce V., Eilebrecht S., Riclet R., Marban C., Dequiedt F., Goumon Y., Paillart J.C., Mericskay M., Parlakian A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, V.110, №31, P.12655-12660