Structural basis of HIV-1 maturation inhibitor binding and activity

HIV-1 maturation inhibitors (MIs), Bevirimat (BVM) and its analogs interfere with the catalytic cleavage of spacer peptide 1 (SP1) from the capsid protein C-terminal domain (CACTD), by binding to and stabilizing the CACTD-SP1 region. MIs are under development as alternative drugs to augment current antiretroviral therapies. Although promising, their mechanism of action and associated virus resistance pathways remain poorly understood at the molecular, biochemical, and structural levels. We report atomic-resolution magic-angle-spinning NMR structures of microcrystalline assemblies of CACTD-SP1 complexed with BVM and/or the assembly cofactor inositol hexakisphosphate (IP6). Our results reveal a mechanism by which BVM disrupts maturation, tightening the 6-helix bundle pore and quenching the motions of SP1 and the simultaneously bound IP6. In addition, BVM-resistant SP1-A1V and SP1-V7A variants exhibit distinct conformational and binding characteristics. Taken together, our study provides a structural explanation for BVM resistance as well as guidance for the design of new MIs.

HIV-1 is dependent on its immature lattice to recruit IP6 for mature capsid assembly

HIV-1 Gag metamorphoses inside each virion, from an immature lattice that forms during viral production to a mature capsid that drives infection. Here we show that the immature lattice is required to concentrate the cellular metabolite inositol hexakisphosphate (IP6) into virions to catalyze mature capsid assembly. Disabling the ability of HIV-1 to enrich IP6 does not prevent immature lattice formation or production of the virus. However, without sufficient IP6 molecules inside each virion, HIV-1 can no longer build a stable capsid and fails to become infectious. IP6 cannot be replaced by other inositol phosphate (IP) molecules, as substitution with other IPs profoundly slows mature assembly kinetics and results in virions with gross morphological defects. Our results demonstrate that while HIV-1 can become independent of IP6 for immature assembly, it remains dependent upon the metabolite for mature capsid formation.

How to package the RNA of HIV-1

Interactions between viral RNA and the integrase enzyme are required for HIV-1 particles to become infectious, a process that can be disrupted through multiple mechanisms.

Cellular IP6 Levels Limit HIV Production while Viruses that Cannot Efficiently Package IP6 Are Attenuated for Infection and Replication

HIV-1 hijacks host proteins to promote infection. Here we show that HIV is also dependent upon the host metabolite inositol hexakisphosphate (IP6) for viral production and primary cell replication. HIV-1 recruits IP6 into virions using two lysine rings in its immature hexamers. Mutation of either ring inhibits IP6 packaging and reduces viral production. Loss of IP6 also results in virions with highly unstable capsids, leading to a profound loss of reverse transcription and cell infection. Replacement of one ring with a hydrophobic isoleucine core restores viral production, but IP6 incorporation and infection remain impaired, consistent with an independent role for IP6 in stable capsid assembly. Genetic knockout of biosynthetic kinases IPMK and IPPK reveals that cellular IP6 availability limits the production of diverse lentiviruses, but in the absence of IP6, HIV-1 packages IP5 without loss of infectivity. Together, these data suggest that IP6 is a critical cofactor for HIV-1 replication.

Ein Nabelbruch als Littré’sche Hernie beim Fohlen

Gegenstand und Ziel: Präsentation eines Fohlens mit Littré’scher Hernie und der Nomenklatur zu dieser Erkrankung. Material und Methoden: Bei einem sieben Monate alten Stutfohlen mit einem Nabelbruch seit Geburt und deutlichen Allgemeinstörungen seit kurzer Zeit ergab die Laparotomie ein in den Nabelbruch eingewachsenes Meckel’sches Divertikel. Dieses wurde reseziert und das Ileum mit einer End-zu-End- Anastomose verbunden. Ergebnisse: Die Heilung verlief komplikationslos. Das Fohlen zeigte auch zwei Jahre später einen normalen Entwicklungszustand. Schlussfolgerung und klinische Relevanz: Die vorliegende Situation des Meckel’schen Divertikels als Bruchinhalt stellte die erstmals 1700 durch den französischen Chirurgen Littré“ beschriebene Sonderform einer Hernie dar. Das Meckel’sche Divertikel, eine Ileumaussackung, die aus persistierenden Teilen des nicht vollständig atrophierten Dottergangs besteht, wächst vorzugsweise beim Pferd im Bereich eines Nabelbruchs ein. Klinisch ist diese Hernie vor allem durch Symptome einer langsam entstehenden Peritonitis gekennzeichnet. Vollständige Darmverschlüsse kommen nicht vor. Nomenklatorisch wie ätiologisch ist die Littré’sche Hernie von der so genannten Richter’schen Hernie abzugrenzen. In Publikationen der Jahre 1841 und 1887 wird der Begriff Littré’sche Hernie nur im Zusammenhang mit dem Meckel’schen Divertikel als Bruchinhalt verwendet und es erfolgt eine Differenzierung von der sogenannten Richter’schen Hernie, bei der Darmwandbrüche (Traktions- und Pulsionsdivertikel) den Bruchinhalt bilden. In der deutschsprachigen veterinärmedizinischen Literatur ist die Nomenklatur bis heute uneinheitlich. So wird häufig der Begriff Richter-Littré-Hernie für alle Krankheitsbilder verwendet, bei denen Darmwandteile den Bruchinhalt bilden. Klinisch unterstreicht dieses Fallbeispiel die Notwendigkeit einer Korrektur von Nabelhernien im frühen Fohlenalter. Die End-zu-End-Anastomose am Ileum ist vor allem bei Fohlen eine Alternative mit Erhaltung der ernährungsphysiologischen und anatomisch günstigeren Verhältnisse im Gegensatz zu einer Jejunozäkostomie. Im Heilungsprozess der Anastomose scheint die alleinige Milchernährung ein günstiger Faktor zu sein, ohne Stenosen zu provozieren.