Role of Host Glycosylation in the Galectin-9-Mediated Reversal of HIV Latency

Wistar Institute, Philadelphia PA

Investigators

Linked publications & trials

Abstract

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT:  Identifying  host  determinants  governing  HIV  transcription  and  latency  is  critical  to  developing  an  HIV  cure.   Cell-­surface glycosylation and lectin-­glycan signaling play critical roles in the establishment of several immune  responses  and  modulation  of  cell-­cell  and  cell-­pathogen  interactions.    The  relevance  of  host  glycosylation  machinery to HIV latency is yet to be determined.  We performed a pilot experiment involving the application of  cutting-­edge technologies to characterize the glycan structure profiles on the cell membranes of HIV latently-­ infected,  productively-­infected,  and  uninfected  primary  CD4+  T  cells  (obtained  by  infecting  primary  CD4+  T  cells  with  a  dual-­fluorescence  HIV  reporter  construct  which  enables  the  identification,  quantification,  and  FACS-­based purification of these cellular populations).  Our pilot experiment strongly supports the hypothesis  that  latently-­infected  primary  CD4+  T  cells  harbor  a  distinct  glycomic  profile,  as  compared  to  productively-­ infected  or  uninfected  cells.    Furthermore,  we  recently  demonstrated  that  the  human  carbohydrate-­binding  protein  galectin-­9  (Gal-­9)  regulates  HIV  transcription  and  potently  reactivates  latent  HIV  in  vitro  and  ex  vivo.  Gal-­9  signals  through  cell-­surface  N-­linked  glycans  in  vitro,  modulating  key  transcription  initiation  and  chromatin  remodeling  factors  that  regulate  HIV  latency.    Our  data  reveal  that  host  glycan  structures  on  the  surface of infected cells may mediate signals that define the transcriptional state of HIV, and suggest that Gal-­ 9 and the host glycosylation machinery should be explored as foundations for novel strategies to cure HIV.    Aim  1  of  our  proposal  will  utilize  a  primary  cell-­based  model  to  rigorously  determine  if  HIV  latently-­infected  CD4+ cells exhibit a distinct glycomic fingerprint that can be exploited to identify and target HIV latency.  We  will  infect  primary  CD4+  T  cells  isolated  from  40  HIV-­uninfected  donors  with  a  dual  fluorescent  reporter  HIV  construct  allowing  the  differentiation  and  purification  of  latently-­infected,  productively-­infected,  and  uninfected  cells. We will identify glycan patterns associated with HIV latency by profiling the cell-­surface glycan structures  of each population using an advanced, high-­density lectin microarray platform.  In Aim 2, we will decipher the  nature  of  glycan-­mediated  recognition  in  Gal-­9-­mediated  reversal  of  HIV  latency.    First,  cell-­surface  glycan  patterns  of  purified  HIV  latently-­infected  primary  CD4+  T  cells  will  be  correlated  with  the  ability  of  Gal-­9  to  reverse HIV latency in vitro.  Then, we will use enzymatic deglycosylation to examine the requirement of cell-­ surface  N-­linked  and  O-­linked  glycans  in  Gal-­9-­mediated  viral  reactivation  ex  vivo  in  primary  CD4+  T  cells  isolated from HIV-­infected ART-­suppressed individuals.  This study will allow us to define the opportunities by  which glycan-­based interventions can be harnessed to identify and eradicate HIV infection.