The remodelling of the nuclear pore complex by human immunodeficiency virus type 1: proteomic analysis and biological significance

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) commandeers host proteins and cellular machineries to its advantage at every step of its replication cycle. This work initially shows that HIV-1 infection causes enhanced expression of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNP A1) and promotes its cytoplasmic retention; and that this is dependent on the nuclear export of the unspliced viral genomic RNA (vRNA) and to alterations in the abundance and localization of nucleoporin p62 (Nup62). HnRNP A1 and the vRNA remain colocalized in the cytoplasm where hnRNP A1 acts as an internal ribosomal entry site (IRES) trans-acting factor (ITAF) to up-regulate IRES-mediated translation initiation of the HIV-1 vRNA to ensure abundant expression of viral structural proteins in cells infected with HIV-1. To define which components of the nuclear pore complex (NPC) are responsible for alterations in cellular Nup62 expression levels, nuclear envelopes (NEs) were isolated from mock- or HIV-1-infected T-cells for a comparative mass spectrometry study. The level of compositional and abundance changes to NE-associated proteins by the infection was surprisingly extensive, where it caused a large decrease in the presence of anchoring, scaffolding and core Nups. Immunoelectron microscopy analysis reveals that the loss of Nups from HIV-1 infection is not accompanied by changes to the general structure of NEs or NPC, and immunogold labelling shows a scattering of Nups into and across the cytoplasm, and their localization at assembling and budding viruses. Purification of cell free viruses reveals that Nup62 is encapsidated, suggesting that it is not simply ejected from the nuclear envelopes of HIV-1 infected cells, but rather may play an important role during HIV-1 replication.Le virus de l'immunodéficience humaine type 1 (VIH-1) contrôle les protéines et la machinerie de l'hôte à chaque étape de son cycle de réplication. Ce projet a débuté suite à l'observation que l'infection par le VIH-1 augmente l'expression de la protéine ribonucléoprotéique nucléaire hétérogène A1 (hnRNP A1) et cause sa rétention cytoplasmique. Ceci est dépendant de l'exportation nucléaire de l'ARN viral et de modifications de l'abondance et de la localisation de la nucléoporine p62 (Nup62). Dans le cytoplasme, hnRNP A1 sert de facteur facilitant le recrutement des ribosomes sur des sites appelés IRES ('Internal Ribosomal Entry Site') pour garantir l'expression abondante de protéines structurelles virales. Donc, pour définir quels composants du complexe du pore nucléaire (CPN) sont responsables des modifications de Nup62, nous avons isolé les enveloppes nucléaires (ENs) de lymphocytes T infectées pour une étude de spectrométrie de masse comparative. Celle-ci a démontré d'importantes variations dans la composition et la représentation des protéines de l'EN suite à l'infection, entre autres une diminution de l'abondance des Nucléoporines (Nups) qui ancrent et échafaudent le CPN ainsi que celles du noyau. Ensuite, l'analyse ultrastructurelle par microscopie immuno-électronique a révélé que la perte des Nups causée par l'infection n'est pas accompagnée par des changements au niveau de la structure générale des ENs ou CPNs. Nous avons également observé une dispersion des Nups dans et à travers le cytoplasme ainsi que leur présence dans les virus bourgeonnants. La purification de virus libres révèle que Nup62 est incorporée dans ceux-ci, suggérant qu'elle n'est pas simplement éjectée des ENs par l'infection mais plutôt qu'elle joue un rôle important pour la réplication du VIH-1