Multifaceted Mechanisms of HIV-1 Entry Inhibition by Human α-Defensin

Demirkhanyan, Lusine; Marin, Mariana; Padilla‐Parra, Sergi; Zhan, Changyou; Miyauchi, Katsumi; Jean-Baptiste, Maikha; Novitskiy, Gennadiy; Lu, Wuyuan; Melikyan, Gregory B.

doi:10.1074/jbc.m112.375949

Cited by 75 publications

(98 citation statements)

References 76 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…41,42,75 This could be important, since several lines of evidence imply that productive HIV-1 entry into cells occurs through an endocytic route. 41,42,52,[76][77][78][79] Furthermore, cell fusion-based assays are generally not sensitive to inhibitors that inactivate diverse enveloped viruses through disrupting their membrane, while having no adverse effect on cell membranes.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

High-Throughput HIV–Cell Fusion Assay for Discovery of Virus Entry Inhibitors

Marin

Giroud

et al. 2015

ASSAY and Drug Development Technologies

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

HIV-1 initiates infection by merging its envelope membrane with the target cell membrane, a process that is mediated by the viral Env glycoprotein following its sequential binding to CD4 and coreceptors, CXCR4 or CCR5. Although HIV-1 fusion has been a target for antiviral therapy, the virus has developed resistance to drugs blocking the CCR5 binding or Env refolding steps of this process. This highlights the need for novel inhibitors. Here, we adapted and optimized an enzymatic HIV-cell fusion assay, which reports the transfer of virus-encapsulated b-lactamase into the cytoplasm, to high-throughput screening (HTS) with a 384-well format. The assay was robustly performed in HTS format and was validated by the pilot screen of a small library of pharmacologically active compounds. Several hits identified by screening included a prominent cluster of purinergic receptor antagonists. Functional studies demonstrated that P2X1 receptor antagonists selectively inhibited HIV-1 fusion without affecting the fusion activity of an unrelated virus that enters cells through an endocytic route. The inhibition of HIV-cell fusion by P2X1 antagonists was not through downmodulation of the cell surface expression of CD4 or coreceptors, thus implicating P2X1 receptor in the HIV-1 fusion step. The ability of these antagonists to inhibit viruses regardless of their coreceptor (CXCR4 or CCR5) preference indicates that fusion is blocked at a late step downstream of coreceptor binding. A future large-scale screening campaign for HIV-1 fusion inhibitors, using the above functional readout, will likely reveal novel classes of inhibitors and suggest potential targets for antiviral therapy.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

High-Throughput HIV–Cell Fusion Assay for Discovery of Virus Entry Inhibitors

Marin

Giroud

et al. 2015

ASSAY and Drug Development Technologies

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В эксперименте было показано, что рекомби-нантные пептиды агрегатов с HNP1, как карбоксиль-ные так и аминогруппы из белка gp41, которые со-ставляли шесть спиралей, осуществляли прямое воздействие на формирование 3D-конформации белка gp41. В этой же работе было установлено, что дефенсин HNP-1 повышал эффективность связыва-ния специфических антител к белку gp41, предвари-тельно изменив конформацию шпилек, что, вероят-но, приводит к большему доступу антител к скрытым нейтрализующим эпитопам [58,59].…”

Section: особенности взаимодействия дефенCинов с вирусамиunclassified

“…В отсутствие сыворотки дефен-син HNP-1 может непосредственно инактивировать вирус еще до этапа инфицирования клетки [242]. Дефенсины также блокируют вирусопосредуемое слияние клеток и ранние этапы ВИЧ-инфекции, вза-имодействуя с белком gp120 и рецептором CD4+, благодаря их лектиновым свойствам [58]. В присут-ствии сыворотки в нетоксической концентрации де-фенсин HNP-1 действует на рецептор CD4+-T-клеток и блокирует инфекцию ВИЧ-1 на этапах ядерного импорта и транскрипции, интерферируя сигналь-ный путь киназы C, но не затрагивает экспрессию поверхностного рецептора CD4+ и корецептора ВИЧ [237].…”

Section: патогенетическое значение дефенCинов при инфекционных процессахunclassified

“…В присут-ствии сыворотки в нетоксической концентрации де-фенсин HNP-1 действует на рецептор CD4+-T-клеток и блокирует инфекцию ВИЧ-1 на этапах ядерного импорта и транскрипции, интерферируя сигналь-ный путь киназы C, но не затрагивает экспрессию поверхностного рецептора CD4+ и корецептора ВИЧ [237]. С другой стороны, дефенсин HNP-2 регулиру-ет экспрессию рецептора CD4+ в отсутствие сыво-ротки [58]. Кроме того, дефенсины HNP-1 и HNP-2 макрофагов изменяют экспрессию CC-хемокинов, что может способствовать блокированию ВИЧ вследствие конкуренции за рецепторы [86].…”

Section: патогенетическое значение дефенCинов при инфекционных процессахunclassified

See 1 more Smart Citation

Antimicrobial and antiviral effects of human defensins: pathogenetic value and prospective application to medicinal therapy

Vaschenko

Иванович²,

Vilyaninov

et al. 2016

Rev Clin Pharm Drug Ther

View full text Add to dashboard Cite

Ключевые слова:антимикробные пептиды; дефенсины человека; механизм действия дефенсинов; вирусы; антивирусные препараты. РезюмеДефенсины человека -катионные антимикробные пептиды (АМП) нейтрофилов и клеток барьерных эпителиев -явля-ются одними из ключевых молекул врожденного иммунитета, обеспечивающих противоинфекционную защиту организма. Дефенсины обладают высокой антимикробной, противовирус-ной, липополисахарид-связывающей активностью, ряд дефен-синов проявляет цитотоксическую активность в отношении опухолевых и нормальных клеток человека in vitro, некоторые АМП оказывают ранозаживляющее действие. Кроме анти-микробного действия АМП проявляют также широкий спектр эффектов в отношении собственных клеток организма людей. Это дает основание рассматривать данные пептиды не только как антимикробные, но и как возможные биомодуляторные соединения. Отдельные представители семейства дефенси-нов обладают кортикостатической активностью: ингибируют стимулированный адренокортикотропным гормоном стеро-идогенез в клетках коркового слоя надпочечников in vitro, а также совместно с протегрином-3 снижают уровень кортико-стерона в крови животных, повышение которого индуцировано адренокортикотропным гормоном или стрессом. Описанные в литературе данные свидетельствуют в пользу концепции дефенсинов человека как многофункциональных молекул, участвующих во взаимодействии систем врожденного и приоб-ретенного иммунитета, а также иммунной и нейроэндокринной систем. Акцентируется внимание на патогенезе противовирус-ного действия и перспективах использования природных и син-тетических дефенсинов в терапии инфекционных заболеваний. ANTIMICROBIAL AND ANTIVIRAL EFFECTS OF HUMAN DEFENSINS Keywords: antimicrobial peptides; human defensins; mode of action; viruses; antiviral drugs. Abstract. Defensins, the cationic antimicrobial pep tides (AMPs) of phagocytes and epithelial cells, are the key effector molecules of the innate immune system providing the anti-infective host defense. Besides the antimicrobial action, AMPs exert a broad spectrum of varied effects towards host cells giving a ground for considering these peptides as possible biomodulatory molecules. The review outlines different types of the biological activity of structurally diverse AMPs. AMPs posses the potent antimicrobial, antiviruses and lipopolysaccharide-binding activity; some of them are cytotoxic for tumor and normal human cells in vitro, while others demonstrate the wound healing action. AMPs of the defensin family display the corticostatic activity: they inhibit stimulated by adrenocorticotropic hormone (ACTH) steroidogenesis in adrenal cells in vitro. We also showed that defensins and protegrin 3 abolish ACTH-or stressinduced increase of the corticosterone level in blood of experimental animals. Taken together, the described in the literature and our own data contribute to the idea that AMPs are the multifunctional molecules participating in the interaction between the innate and adaptive immune systems as well as between immune and neuroendocrine systems. It considers st...

show abstract

“…To delineate the mechanism by which DPHB inhibits HIV-1 fusion, this compound was applied after reversibly arresting fusion at an intermediate stage at which Env-CD4-co-receptor complexes are allowed to form (TAS 26,33,34 ). TAS is achieved through prolonged incubation of viruses with target cells at a temperature that is just below the effective threshold for HIV-1 fusion (typically 18-23°C; Fig.…”

Section: Dphb Selectively Targets the Gp120 V3 Loop Of X4/dual-tropicmentioning

confidence: 99%

Screening and Functional Profiling of Small-Molecule HIV-1 Entry and Fusion Inhibitors

Giroud

Marin

et al. 2017

ASSAY and Drug Development Technologies

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

HIV-1 entry and fusion with target cells is an important target for antiviral therapy. However, a few currently approved treatments are not effective as monotherapy due to the emergence of drug resistance. This consideration has fueled efforts to develop new bioavailable inhibitors targeting different steps of the HIV-1 entry process. Here, a high-throughput screen was performed of a large library of 100,000 small molecules for HIV-1 entry/fusion inhibitors, using a direct virus-cell fusion assay in a 384 half-well format. Positive hits were validated using a panel of functional assays, including HIV-1 specificity, cytotoxicity, and single-cycle infectivity assays. One compound-4-(2,5-dimethyl-pyrrol-1-yl)-2-hydroxybenzoic acid (DPHB)-that selectively inhibited HIV-1 fusion was further characterized. Functional experiments revealed that DPHB caused irreversible inactivation of HIV-1 Env on cell-free virions and that this effect was related to binding to the third variable loop (V3) of the gp120 subunit of HIV-1 Env. Moreover, DPHB selectively inhibited HIV-1 strains that use CXCR4 or both CXCR4 and CCR5 co-receptors for entry, but not strains exclusively using CCR5. This selectivity was mapped to the gp120 V3 loop using chimeric Env glycoproteins. However, it was found that pure DPHB was not active against HIV-1 and that its degradation products (most likely polyanions) were responsible for inhibition of viral fusion. These findings highlight the importance of post-screening validation of positive hits and are in line with previous reports of the broad antiviral activity of polyanions.

show abstract

Multifaceted Mechanisms of HIV-1 Entry Inhibition by Human α-Defensin

Cited by 75 publications

References 76 publications

High-Throughput HIV–Cell Fusion Assay for Discovery of Virus Entry Inhibitors

High-Throughput HIV–Cell Fusion Assay for Discovery of Virus Entry Inhibitors

Antimicrobial and antiviral effects of human defensins: pathogenetic value and prospective application to medicinal therapy

Screening and Functional Profiling of Small-Molecule HIV-1 Entry and Fusion Inhibitors

Contact Info

Product

Resources

About