HIV-1は統合部位付近の核内でアンコートする

HIV-1 uncoats in the nucleus near sites of integration.

• Ryan C Burdick
• Chenglei Li
• MohamedHusen Munshi
• Jonathan M O Rawson
• Kunio Nagashima
• Wei-Shau Hu
• Vinay K Pathak

抄録

HIV-1のキャプシドコアの分解（アンコート）は、ウイルスのゲノムDNAが宿主染色体に統合される前に起こらなければならないが、驚くべきことに、アンコートのタイミングと細胞内の位置は不明である。これまでの研究では、無傷のウイルスコアは大きすぎて核の細孔に収まりきらず、アンコートは逆転写と連動して細胞質内で起こるか、核内に取り込まれている間に核エンベロープで起こるのではないかと提案されている。感染性ウイルスコアのキャプシドタンパク（CA）含有量は、ウイルスコア中のCAを直接標識して定量する方法がないため、十分に定義されていない。また、感染細胞内に存在する約50個のウイルスのうち1個だけが生産的な感染につながるため、感染ウイルスの同定が困難であった。ここで我々は、CAをGFPで直接標識することでHIV-1のアンコーティングを解析する方法と、ウイルスDNAの統合とプロウイルスDNAの転写を介して生きた感染細胞内のウイルスコアを追跡することで感染ウイルスを同定する方法を開発した。驚くべきことに、我々の結果は、インタクトな（またはほぼインタクトな）ウイルスコアが、宿主タンパク質切断およびポリアデニル化特異性因子6（CPSF6）との相互作用を含むメカニズムを介して核内に入り、アンコート前に核内で逆転写を完了し、それらのゲノム統合部位の近く（<1.5μm）で統合する<1.5時間前にアンコートすることを示しています。これらの結果は、核内への取り込み、アンコート、逆転写、統合、および自然免疫の回避のメカニズムを含むHIV-1ポストエントリー複製イベントについての現在の理解を根本的に変えるものである。

HIV-1 capsid core disassembly (uncoating) must occur before integration of viral genomic DNA into the host chromosomes, yet remarkably, the timing and cellular location of uncoating is unknown. Previous studies have proposed that intact viral cores are too large to fit through nuclear pores and uncoating occurs in the cytoplasm in coordination with reverse transcription or at the nuclear envelope during nuclear import. The capsid protein (CA) content of the infectious viral cores is not well defined because methods for directly labeling and quantifying the CA in viral cores have been unavailable. In addition, it has been difficult to identify the infectious virions because only one of ∼50 virions in infected cells leads to productive infection. Here, we developed methods to analyze HIV-1 uncoating by direct labeling of CA with GFP and to identify infectious virions by tracking viral cores in living infected cells through viral DNA integration and proviral DNA transcription. Astonishingly, our results show that intact (or nearly intact) viral cores enter the nucleus through a mechanism involving interactions with host protein cleavage and polyadenylation specificity factor 6 (CPSF6), complete reverse transcription in the nucleus before uncoating, and uncoat <1.5 h before integration near (<1.5 μm) their genomic integration sites. These results fundamentally change our current understanding of HIV-1 postentry replication events including mechanisms of nuclear import, uncoating, reverse transcription, integration, and evasion of innate immunity.

Copyright © 2020 the Author(s). Published by PNAS.