二長末端リピート（LTR）DNAサークルは、HIV-1インテグラーゼの基質である

Two-long terminal repeat (LTR) DNA circles are a substrate for HIV-1 integrase.

• Clémence Richetta
• Sylvain Thierry
• Eloise Thierry
• Paul Lesbats
• Delphine Lapaillerie
• Soundasse Munir
• Frédéric Subra
• Hervé Leh
• Eric Deprez
• Vincent Parissi
• Olivier Delelis

抄録

HIV-1 の DNA の宿主ゲノムへの統合は、ウイルスの複製に不可欠であり、レトロウイルス・インテグラーゼによって触媒されます。現在までのところ、この重要な反応に関与しているとされる基質は、逆転写で生成された直鎖状のウイルスDNAのみであることが報告されています。しかし、HIV-1感染時には、宿主細胞の非ホモログDNA末端結合経路によるウイルスDNA末端のライゲーションにより、2-LTRc（2-LTRc）も生成されます。これらのDNAには、ウイルスの複製に必要なすべての遺伝情報が含まれているが、HIV-1のライフサイクルにおける役割は不明である。我々は以前、2-LTRパリンドローム接合部を含む線状および円形のDNA断片が、組換えインテグラーゼによって効率的に切断され、線状の3'-処理されたようなDNAが形成されることを示した。本報告では、精製タンパク質とDNAを用いた実験とDNAエンドヌクレアーゼと統合アッセイを用いて、この円形化されたゲノムが、HIV-1インテグラーゼが媒介する統合の基質として、また真核生物細胞においても効率的に利用できることを示している。特に、パリンドロームの切断は、2段階のメカニズムで行われており、その結果、DNA生成物は、通常の3'処理反応に続いて、blunt-ended DNA生成物となり、この切断は、インテグラーゼ依存性の統合につながり、宿主ゲノムの5-bp重複によって強調表示されることを示した。この結果から、2-LTRcはプロウイルス統合のためのHIV-1ゲノムの予備的な供給源である可能性が示唆された。

Integration of the HIV-1 DNA into the host genome is essential for viral replication and is catalyzed by the retroviral integrase. To date, the only substrate described to be involved in this critical reaction is the linear viral DNA produced in reverse transcription. However, during HIV-1 infection, two-long terminal repeat DNA circles (2-LTRcs) are also generated through the ligation of the viral DNA ends by the host cell's nonhomologous DNA end-joining pathway. These DNAs contain all the genetic information required for viral replication, but their role in HIV-1's life cycle remains unknown. We previously showed that both linear and circular DNA fragments containing the 2-LTR palindrome junction can be efficiently cleaved by recombinant integrases, leading to the formation of linear 3'-processed-like DNA. In this report, using experiments with purified proteins and DNAs along with DNA endonuclease and integration assays, we show that this circularized genome can also be efficiently used as a substrate in HIV-1 integrase-mediated integration both and in eukaryotic cells. Notably, we demonstrate that the palindrome cleavage occurs via a two-step mechanism leading to a blunt-ended DNA product, followed by a classical 3'-processing reaction; this cleavage leads to integrase-dependent integration, highlighted by a 5-bp duplication of the host genome. Our results suggest that 2-LTRc may constitute a reserve supply of HIV-1 genomes for proviral integration.

© 2019 Richetta et al.