Effects of heme arginate in HIV-1 acute infection and in latency reversal

Abstract

V současnosti dostupná antiretrovirotika efektivně potlačují replikaci HIV-1 a blokují progresi onemocnění. Virus však není možné eliminovat z organismu, neboť HIV-1 integrovaný do genomu není existujícími antiretrovirotiky ovlivňován. Aktivně se proto vyvíjejí nové látky schopné reaktivovat provirus a zlikvidovat latentní rezervoár, tzv. terapie "shock and kill". Normosang (hem arginát; HA) je preparát obsahující lidský hemin využívaný k léčbě akutní porfyrie. Hem je fyziologicky degradován hem oxygenasami na železo (Fe2+ ), oxid uhelnatý (CO) a biliverdin, který je dále přeměňován biliverdin reduktasou na bilirubin. V této práci jsme prokázali, že HA inhibuje replikaci HIV-1 při akutní infekci, což bylo doprovázeno inhibicí reversní transkripce. Naproti tomu HA působil synergicky s forbol myristyl acetátem (PMA) a reaktivoval HIV-1 provirus v buňkách ACH-2 a HIV-1 "minivirus" v klonech buněk Jurkat A2 a H12. HIV-1 "minivirus" byl reaktivován i samotným HA. Dále jsme studovali efekty degradačních produktů hemu na reaktivaci latentního HIV-1 přidaných jednotlivě. K tvorbě Fe2+ jsme využili askorbát, jehož přidání zvyšovalo expresi HIV-1 proviru i "miniviru". Další dva degradační produkty hemu, CO a bilirubin, expresi proviru inhibovaly. Antioxidans N- acetylcystein stejně jako chelátor železa...

The available antiretroviral compounds can effectively suppress the replication of HIV-1 and block the disease progression. However it is impossible to eradicate the virus from the organism as the HIV-1 integrated in the genome is not affected by the existing anti-HIV-1 drugs. Therefore, new latency reversing agents are being actively developed as part of "shock and kill" therapy to reactivate the provirus and clear the reservoir. Normosang (heme arginate; HA) is a human hemin- containing compound used to treat acute porphyria. Heme is physiologically catabolised by heme oxygenases to form iron (Fe2+ ), carbon monoxide (CO) and biliverdin that is further converted to bilirubin by biliverdin reductase. In this study, we have demonstrated that HA inhibited HIV-1 replication during the acute infection, which was accompanied by the inhibition of reverse transcription. On the other hand, HA synergised with phorbol myristyl acetate (PMA) and reactivated the HIV-1 provirus in ACH-2 cells and the HIV-1 "mini-virus" in Jurkat cell clones A2 and H12. HIV-1 ''mini-virus'' was reactivated also by HA-alone. Further, we have studied the effects of heme degradation products on latent HIV-1 reactivation when added individually. We employed addition of ascorbate to generate Fe2+ , resulting in an increased...