The BET Family of Proteins Targets Moloney Murine Leukemia Virus Integration near Transcription Start Sites

Abstract

Summary A hallmark of retroviral replication is integration of the viral genome in the host cell DNA. This characteristic makes retrovirus-based vectors attractive delivery vehicles for gene therapy. However, adverse events in gene therapeutic trials, caused by activation of proto-oncogenes due to Murine Leukemia Virus (MLV)-derived vector integration, hamper their application. Here we show that bromodomain and extraterminal (BET) proteins (BRD2, BRD3 and BRD4) and MLV integrase specifically interact and co-localize within the nucleus of the cell. Inhibition of the BET proteins chromatin interaction via specific bromodomain inhibitors blocks MLV virus replication at the integration step. MLV integration site distribution parallels the chromatin binding profile of BET proteins, and expression of an artificial fusion protein of the BET integrase binding domain with the chromatin interaction domain of the lentiviral targeting factor LEDGF/p75, retargets MLV integration away from TSS and into the body of actively transcribed genes, conform to the Human Immunodeficiency Virus (HIV) integration pattern. Together these data validate BET proteins as MLV integration targeting factors.

Le rôle des protéines BET dans l’intégration des γ-rétrovirus

“…Pour comprendre comment IN de MLV sélectionne les sites d'intégration, trois équipes ont cherché les protéines cellulaires capables d'interagir avec elle. Les partenaires identifiés sont trois protéines apparentées, BRD2 (bromodomaincontaining protein 2), BRD3 et BRD4, qui présentent deux bromodomaines préférentiellement dans le corps des gènes transcrits ( Figure 1B) [2][3][4][6][7][8][9][10][11][12]. Les LV sont moins oncogéniques que les RV [10].…”

“…Le tropisme distinct des RV et des LV a permis d'identifier les protéines virales le risque de dérégulation de gènes de l'hôte [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]. Les essais de théra-pie génique témoignent de ces deux aspects.…”

“…NTD : zinc-binding N-terminal domain ; CCD : core catalytic domain ; CTD : C-terminal domain. [2,3,11,12]. Les protéines BET stimulent donc l'intégration des RV, probablement par deux mécanismes : l'activation préférentiellement associées aux promoteurs et aux enhancers de gènes activement transcrits [15].…”

“…Leurs dérivés artificiels, défectifs et intégratifs à quelques exceptions près, seront appelés rétrovecteurs (dérivés des rétrovirus, quels qu'ils soient), -rétrovecteurs (RV, très souvent dérivés de gamma-rétrovirus murins) et lentivecteurs (LV, dérivés des lentivirus, généralement le VIH, virus de l'immunodéficience humaine). Les résultats présen-tés ici ont été principalement obtenus avec des RV défectifs dérivés du -rétrovirus murin MLV mais sont probablement valables pour tous les -rétrovirus et tous les RV ( Figure 1A) [3,8,11,12].…”

Multifunctional facets of retrovirus integrase

“…Besides LEDGF/p75, cellular Nup153 is indispensable for the integration of HIV DNA into the peripheral edge of the nuclear DNA suggesting that nuclear topography is also an important for HIV integration site selection [42] . For MLV IN, recent studies demonstrated that IN interacts with the chromatin BET (bromo-and extra-terminal domain) proteins (BRD2, BRD3 and BRD4) directing it to the promoter region of genes [39,[43][44][45] (Figure 4). To date, there are no reports that have identified cellular proteins involved in host site selection by avian retroviruses.…”