cellular microrna and p bodies -...

40
Cellular MicroRNA and P Bodies Modulate Host-HIV-1 Interactions 指導教授: 張麗冠 博士 演講者: 黃柄翰 Date: 2009/10/19 1

Upload: others

Post on 17-Oct-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • Cellular MicroRNA and P BodiesModulate Host-HIV-1 Interactions

    指導教授:  張麗冠 博士

    演講者: 黃柄翰

    Date: 2009/10/19

    1

  • MicroRNAbiogenesis

    Nat Rev Genet. 2009Feb;10(2):94‐108. Review.

    6. miRISC:mature miRNA + RISC

    miRISC

    1. Pri‐miRNA:primary – miRNA

    2. Drosha:RNaseIII

    3. DCR‐1:Dicer 1 – RNaseIII

    4. RISC: RNA‐induced   silencing complex

    5. RISC proteins:Argonaute 1、Argonaute 2 、Dicer 

    2

  • Mature miRNA seed region

    Bases 2~ 8 ,numered from the 5’ end of miRNA, called miRNA seed, by using seed region miRNA can bind to target sequence. 

    Cell. 2003 Dec 26;115(7):787‐98.3

    miRNA binding to partially complementary sites in mRNA 3’ UTRs is considered to be the halmark of animal miRNA regulation.

    How miRNAs find out theis targets?

  • How do miRNAs work?

    EMBO J. 2008 Feb 6;27(3):471‐81.

    1. miRNPs= miRISCs

    1.   Blockingtranslation initination

    2.  Blocking    translationelongation

    3.  Deadenylation

    4

  • Processing body ( p-body )

    Nat Rev Mol Cell Biol. 2007 Jan;8(1):23‐36.

    1. mRNPs    aggregation

    2. For mRNAstorage or mRNAdegradation

    3. Compose of Dcp1、

    Dcp2、RCK/p54 

    5

  • Human immunodeficiency virus – 1 (HIV-1)

    Baltimore Classification — VIRNA

    IcosahedralEnveloped

    (+)ssRNA 2copies

    Tropism : T cell and marcophage(CD4+,CXCR4)

    6

  • HIV-1 life cycle

    7

  • Specific aims

    Whether HIV‐1 mRNA expression is     regulated by miRISC and P body?

    8

  • Framework

    1. Make sure that HIV‐1 regulated bymiRNA regulation machinery.

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interactionwith RISC and P body

    5. Whap happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 9

  • Silencing Dicer Enhances HIV-1 Replication

    HIV‐1 expression vector : pNL4‐3 LucR‐E‐

    Cell line : 293T10

  • Silencing Drosha Enhances HIV-1 Replication

    HIV‐1 expression vector : pNL4‐3 LucR‐E‐

    Cell line : 293T11

  • Framework

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interactionwith RISC and P body

    5. Whap happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 

    ‐‐ Host miRNAs are involved in negatively controlling HIV‐1 replication

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    ‐‐miRNAs are involved in negatively   controling HIV‐1 replication

    ?

    12

  • Predict targets of human miRNA in HIV-1 3’ UTR

    13

  • Predicted miR-29a target site in HIV-1 3’ UTR

    14

  • HIV-1 transcripts

    HIV‐1 has 9 genes those genes can transcribe 12 proteins. 

    All the transcripts have the same 3’ UTR.

    15

  • Inhibiting miR-29a increases HIV-1 infectivity and production

    Cell line : 293T

    HIV‐1 expression vector :pNL4‐3 LucR‐E‐

    16

  • Overexpression miR-29a mimic decrease HIV-1 infectivity and production

    Cell line: 293T Cell line : T Cell H9

    17

    HIV‐1 expression vector :pNL4‐3 LucR‐E‐ HIV‐1 expression vector :pNL4‐3 LucR‐E‐

  • Framework

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interactionwith RISC and P body

    5. Whap happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    ‐‐miRNAs are involved in negatively   controling HIV‐1 replication

    ?

    ‐‐miR‐29a down regulates HIV‐1   infectivity and productivity

    miR‐29a2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    ‐‐miR‐29a down regulates HIV‐1   infectivity and productivity

    18

  • Double mutation of HIV-1 and miR-29a

    miR

    Sequence

    ???? miR

    Sequence

    miR

    Sequence

  • cis – element effect :miRNA and mRNA 3’UTR

    Normal reporter gene

    Modefied reporter gene Target mRNA 3’UTR

    Rna Pol II

    Rna Pol IImiRNA

  • Cell line: 293T

    21

    miR

    Sequence

    ???? miR

    Sequence

    miR

    Sequence

    Virus production was suppressed by miR-29a / miR-29a-mt

  • miR-29a don’t inhibit HIV-1 mutantCell line: 293T

    22

    Overexpression miR‐29a

  • miR-29a don’t inhibit HIV-1 mutantCell line: T cell H9

    23

    Overexpression miR‐29a

  • Dicer depleting enhances HIV-1 production

    24

  • Framework

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interactionwith RISC and P body

    5. Whap happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    ‐‐miRNAs are involved in negatively    controling HIV‐1 replication

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    ‐‐miR‐29a down regulates HIV‐1  infectivity and productivity

    ‐‐miR‐29a directly targets to HIV‐1 mRNA 3’ UTR.

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    ‐‐miR‐29a directly targets to HIV‐1 mRNA 3’ UTR.

    25

  • miR-29a enhances HIV-1 mRNA interaction with RISC

    Ago2

    Ago1

    G7 cap AAAAA

    Protein A/G

    PCR 26

    Co‐Immunoprecipitation

  • miR‐29a enhances HIV‐1 mRNA interaction with P body

    27

    RCK/p54

    G7 cap AAAAA

    Protein A/G

    PCR

  • HIV-1 mRNA co localizes with P body

    28

    A3G:APOBEC3G P body marker

    fluorescence in situhybridization (FISH)

    ‐‐Locked Nucleic Acidprobe – Cy3

    P body proteins

  • Depleting P body proteins enhance HIV-1 productivity and infectivity

    29

    P body proteins silencing enhances HIV‐1 productivity and infectivity 

  • Framework

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 Mrnainteraction with RISC and P body.

    5. What happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    ‐‐miRNAs are involved in negatively    controling HIV‐1 replication

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    ‐‐miR‐29a down regulates HIV‐1  infectivity and productivity

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    ‐‐miR‐29a directly targets to HIV‐1 mRNA 3’ UTR.

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interaction with RISC and P body.

    30

  • P body depletion increases viral protein synthesis without affecting its mRNA level

    31

  • The proposed model of HIV-1 mRNAbe regulated by P body

    32

  • Framework

    5. What happen after HIV‐1 mRNA have been transported  into P body? 

    1. Make sure that HIV‐1 regulated by miRNA regulation machinery.

    ‐‐miRNAs are involved in negatively    controling HIV‐1 replication

    2. Which miRNA could be involved in HIV‐1 mRNA expression modulation?

    ‐‐miR‐29a down regulates HIV‐1  infectivity and productivity

    3. Whether miR‐29a directly targets HIV‐1 mRNA?

    ‐‐miR‐29a directly targets to HIV‐1 mRNA 3’ UTR.

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNA interaction with RISC and P body.

    ‐‐miR‐29a facilitates suppression of HIV‐1 translation by enhancing the association of viral mRNA with P body

    33

  • Framework

    1. miRNAs are involved in negatively      controling HIV‐1 replication

    2.miR‐29a down regulates HIV‐1    infectivity and productivity

    3. miR‐29a directly targets to HIV‐1   mRNA 3’ UTR.

    4. miR‐29a enchances HIV‐1 mRNAinteraction with RISC and P body.

    34

    5. miR‐29a facilitates suppression of HIV‐1 translation by enhancing the association of viral mRNA with P body

  • Conclusions

    1. Authors provide an example of a single host miRNA regulating HIV‐1 production and infectivity.

    2. miR‐29a and P bodies can modulate virus mRNA expression.

    3. miRNA‐mediated antiviral mechanism.

    4.    HIV‐1 has evolved a mechanism utilizing miR‐29a to modulate its own life cycle.

    35

  • 36

  • Conclusions

    1. Authors provide an example of a single host miRNA regulating HIV‐1 production and infectivity.

    2. miR‐29a and P bodies can modulate virus mRNA expression.

    3. miRNA‐mediated antiviral mechanism.

    4.    HIV‐1 has evolved a mechanism utilizing miR‐29a to modulate its own life cycle.

    37

  • HIV strains

    Divided by env gene similarity.

    38

  • 39

    M

    O

  • Thanks for your attention

    40