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Human immunodeficiency virus protein Tat induces synapse loss via a reversible process that is distinct from cell death.
Kim, Hee Jung; Martemyanov, Kirill A; Thayer, Stanley A.
Afiliação
  • Kim HJ; Department of Pharmacology, University of Minnesota Medical School, Minneapolis, Minnesota 55455, USA.
J Neurosci ; 28(48): 12604-13, 2008 Nov 26.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-19036954
ABSTRACT
Human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection of the CNS produces changes in dendritic morphology that correlate with cognitive decline in patients with HIV-1 associated dementia (HAD). Here, we investigated the effects of HIV-1 transactivator of transcription (Tat), a protein released by virus-infected cells, on synapses between hippocampal neurons using an imaging-based assay that quantified clusters of the scaffolding protein postsynaptic density 95 fused to green fluorescent protein (PSD95-GFP). Tat (24 h) decreased the number of PSD95-GFP puncta by 50 +/- 7%. The decrease was concentration-dependent (EC(50) = 6 +/- 2 ng/ml) and preceded cell death. Tat acted via the low-density lipoprotein receptor-related protein (LRP) because the specific LRP blocker, receptor associated protein (RAP), prevented the Tat-induced decrease in the number of PSD95-GFP puncta. Ca(2+) influx through the NMDA receptor was necessary for Tat-induced synapse loss. Expression of an ubiquitin ligase inhibitor protected synapses, implicating the ubiquitin-proteasome pathway. In contrast to synapse loss, Tat induced cell death (48 h) required activation of nitric oxide synthase. The ubiquitin ligase-inhibitor nutlin-3 prevented synapse loss but not cell death induced by Tat. Thus, the pathways diverged, consistent with the hypothesis that synapse loss is a mechanism to reduce excess excitatory input rather than a symptom of the neuron's demise. Furthermore, application of RAP to cultures treated with Tat for 16 h reversed synapse loss. These results suggest that the impaired network function and decreased neuronal survival produced by Tat involve distinct mechanisms and that pharmacologic targets, such as LRP, might prove useful in restoring function in HAD patients.
Assuntos
Complexo AIDS Demência/patologia; Encéfalo/patologia; HIV/metabolismo; Degeneração Neural/patologia; Sinapses/patologia; Produtos do Gene tat do Vírus da Imunodeficiência Humana/toxicidade; Complexo AIDS Demência/fisiopatologia; Animais; Bioensaio/métodos; Encéfalo/fisiopatologia; Encéfalo/virologia; Sinalização do Cálcio/fisiologia; Células Cultivadas; Proteína 4 Homóloga a Disks-Large; Regulação para Baixo/fisiologia; Proteínas de Fluorescência Verde/análise; Proteínas de Fluorescência Verde/genética; Proteínas de Fluorescência Verde/metabolismo; Hipocampo/patologia; Hipocampo/fisiopatologia; Hipocampo/virologia; Humanos; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/análise; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/genética; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/metabolismo; Proteína Associada a Proteínas Relacionadas a Receptor de LDL/metabolismo; Proteína Associada a Proteínas Relacionadas a Receptor de LDL/farmacologia; Proteína-1 Relacionada a Receptor de Lipoproteína de Baixa Densidade; Proteínas de Membrana/análise; Proteínas de Membrana/genética; Proteínas de Membrana/metabolismo; Degeneração Neural/fisiopatologia; Degeneração Neural/virologia; Neurônios/patologia; Neurônios/virologia; Ratos; Receptores de LDL/metabolismo; Receptores de N-Metil-D-Aspartato/metabolismo; Sinapses/metabolismo; Membranas Sinápticas/metabolismo; Membranas Sinápticas/patologia; Proteínas Supressoras de Tumor/metabolismo; Ubiquitinação; Produtos do Gene tat do Vírus da Imunodeficiência Humana/metabolismo

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sinapses / Encéfalo / Complexo AIDS Demência / HIV / Produtos do Gene tat do Vírus da Imunodeficiência Humana / Degeneração Neural Idioma: En Ano de publicação: 2008 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sinapses / Encéfalo / Complexo AIDS Demência / HIV / Produtos do Gene tat do Vírus da Imunodeficiência Humana / Degeneração Neural Idioma: En Ano de publicação: 2008 Tipo de documento: Article