English Title: Characterization of Membrane-Anchored HIV Fusion Inhibitors

Preview

PDF, German Download (1MB) | Terms of use

Abstract

Die von gp41 abgeleiteten Peptide T-20 und C46-B inhibieren die für den HIV-Eintritt essentielle Fusion der viralen mit der zellulären Membran. Der in dieser Arbeit durchgeführte Vergleich der antiretroviralen Aktivität der membranverankerten Fusionsinhibitoren C46-A, C46-B und C46-C sollte zur Definition der Aminosäuresequenz eines optimierten membranverankerten Fusionsinhibitors führen. Es wurde gezeigt, dass mit C46-B bereits ein sehr effektiver und gegen ein breites Spektrum an HIV-Primärisolaten sowie T-20 insensitiven HIV-1-Klonen wirksamer membranverankerter Fusionsinhibitor existiert. Die subtypspezifischen C46-Derivate C46-A und C46-C wiesen gegenüber C46-B keinen signifikanten Vorteil auf. In einem zweiten Teilprojekt wurde die Resistenzentwicklung gegen mT-20 und C46-B untersucht. Allerdings war es nicht möglich, gegen C46-B resistenten HIV-1-Varianten zu selektieren, was die Bedeutung dieses membranverankerten Fusionsinhibitors für die Gentherapie von HIV-Infizierten unterstreicht. Die Resistenz gegen mT-20, die bei selektierten BaL- und NL4.3-Varianten beobachtet wurde, wurde von einem in HR2 liegenden Aminosäureaustausch (BaL, N126K) bzw. einem in HR1 liegenden Aminosäureaustausch (NL4.3, L33S) vermittelt. Im Fall von BaL trat gleichzeitig eine Punktmutation in HR1 (I48V) auf, die die Resistenz moduliert. Obwohl keine dieser Mutationen im mit T-20 Resistenz assoziierten Motiv lag, war die Empfindlichkeit beider selektierten Varianten gegenüber löslichem T-20 herabgesetzt, was darauf schließen lässt, dass sich die Wirkmechanismen der membranverankerten und löslichen Peptide ähneln. Die I48V- und N126K-Mutationen in BaL führten zu einer herabgesetzten viralen Fitness, was vermutlich auf eine schnellere HR1/HR2-Interaktion zurückzuführen ist. Der im Gegensatz dazu durch den L33S-Austausch in NL4.3 vermittelte Fitnessvorteil wird wahrscheinlich dadurch ermöglicht, dass die Mutation die Funktion des RRE nicht beeinträchtigt und die HR1/HR2-Bindung verbessert.

Translation of abstract (English)

The gp41 derived peptides T-20 and C46-B inhibit the fusion of viral and cellular membranes, an essential step during HIV entry. In the first part of this thesis, the antiretroviral activities of the membrane anchored fusion inhibitors C46-A, C46-B and C46-C were analyzed in order to define the amino acid sequence of an optimized membrane anchored fusion inhibitor. It was demonstrated that C46-B is able to efficiently inhibit a broad range of primary HIV isolates as well as T-20 insensitive HIV-1 clones. When compared to C46-B the use of subtype specific C46 derivatives, i.e. C46-A and C46-C, was not advantageous. In the second part of this thesis, the development of resistance against mT-20 and C46-B was analyzed. Resistance development against C46-B was not observed in cells expressing the inhibitor, emphasizing the importance of this membrane anchored fusion inhibitor for the gene therapy of HIV infected patients. The resistance against mT-20 which was observed in selected BaL and NL4.3 variants was mediated by an amino acid mutation in HR2 (BaL, N126K) and an amino acid mutation in HR1 (NL4.3, L33S), respectively. For BaL, a second point mutation in HR1 (I48V) modulated the resistance. Despite the fact, that none of these mutations changed the motif associated with T-20 resistance, the T-20 sensitivity of both selected variants proved to be reduced. This indicates that the mechanisms of action of membrane anchored and soluble fusion inhibitors are similar. The I48V and N126K mutations in BaL mediated a decreased viral fitness, probably due to faster HR1/HR2 interactions. In contrast to this the L33S mutation conferred an increased fitness. This could be the result of an improved HR1/HR2 binding. Additionally, the mutation does not interfere with RRE functionality.