Ganjam V. Kalpana, PhD

Análisis genético molecular de INI1/hSNF5 en la replicación del VIH-1, la latencia del VIH-1 y el cáncer: análisis de moléculas individuales para estudios de organismos

INI1/hSNF5/SMARCB1/BAF47 es un componente del complejo SWI/SNF de remodelación de cromatina. Este complejo influye en la replicación del VIH-1 y el coronavirus SARS-2. INI1/SMARCB1 se descubrió como una proteína de unión a la IN del VIH-1 y es un supresor tumoral mutado/eliminado bialélicamente en muchos cánceres humanos. El objetivo de nuestro laboratorio es determinar cómo INI1 afecta la replicación viral, la supresión tumoral y, en general, la función celular.

(i) Mimetismo de ARN del dominio Rpt1 de unión a IN y nuevas estrategias para inhibir el VIH-1 infectado de forma aguda y latente: Virus El VIH-1 puede cooptar muchos factores celulares para su propia replicación. INI1/SMARCB1 es uno de esos factores que es secuestrado por el VIH-1 para facilitar su replicación. INI1/SMARCB1 desempeña múltiples funciones durante la replicación del VIH-1, incluida la integración viral, la transcripción y los eventos postranscripcionales. Interferir con la interacción de IN e INI1 conduce a potentes efectos inhibidores. La estructura de RMN del dominio Rpt1 de unión a IN de INI1 reveló que imita estructuralmente el ARN TAR y que esto es importante para la unión de IN y para facilitar la producción de partículas. Actualmente estamos desarrollando una nueva clase de terapias contra el VIH aprovechando la estructura de INI1 y su mimetismo molecular con el ARN TAR. Los estudios iniciales demuestran que estas nuevas terapias pueden inhibir tanto la replicación aguda como latente del VIH-1. El objetivo es completar estos estudios y luego traducirlos a la clínica.     

(ii) Unión de ARN por INI1/SMARCB1 y sus implicaciones para la transcripción viral y celular: Hemos identificado una nueva función de INI1: su capacidad de unirse al ARN TAR del VIH-1 y al ARN 7SK celular. Curiosamente, el TAR y el 7SK se imitan entre sí. El ARN TAR se une a la proteína tat del VIH-1 y es necesario para la elongación transcripcional. 7SK es un ARN celular largo no codificante (lnc) y tiene implicaciones para las funciones mediadas por potenciadores durante la transcripción. Es probable que esta nueva función arroje luz sobre el papel de SMARCB1 en la transcripción y la supresión tumoral.

(iii) Estudio de la latencia del VIH-1: aplicación de un nuevo método de hibridación in situ de ARN (FISH) y de inmunofluorescencia directa (IF) de una sola célula y de una sola molécula: Un último obstáculo para erradicar el VIH-1 es la persistencia del virus en reservorios latentes, que están suprimidos transcripcionalmente y son bajos en número. Si bien los medicamentos actuales controlan la viremia, no son capaces de eliminar el virus de las células infectadas. Para detectar estas raras células latentes reactivadas en muestras de pacientes, hemos desarrollado un novedoso ensayo de inmunofluorescencia de molécula única de célula única y de hibridación in situ de ARN (SMIRA) en colaboración con el Dr. Robert Singer. Este novedoso ensayo se aplicará para caracterizar reservorios latentes en varias ubicaciones anatómicas y el efecto de varios agentes de reversión de latencia (LRA, que se encuentran en ensayos clínicos) y drogas de abuso.

(iv) Mecanismo de supresión tumoral por INI1/hSNF5 y desarrollo de estrategias terapéuticas novedosas y eficaces para combatir los tumores deficientes en INI1: Mediante el uso de una serie de sistemas genéticos desarrollados en nuestro laboratorio (modelos de ratón knock-out, knock-in, modelos de cultivo celular), estamos diseccionando el mecanismo de supresión tumoral mediado por INI1 y desarrollando terapias dirigidas molecularmente. Anteriormente descubrimos que INI1 alberga una señal de exportación nuclear enmascarada. Recientemente, en colaboración con un equipo internacional de neuropatólogos, hemos descubierto que las mutaciones que afectan a la exportación nuclear regulada son un evento tumorigénico que ofrece una nueva diana terapéutica. Además, estamos investigando nuevas dianas posteriores de INI1/SMARCB1 y su efecto sobre la senescencia y su potencial terapéutico.

Dixit U, Bhutoria S, Wu X, Qiu L, Spira M, Mathew S, Harris R, Adams LJ, Cahill S, Pathak R, Rajesh Kumar P, Nguyen M, Acharya SA, Brenowitz M, Almo SC, Zou X, Steven AC, Cowburn D, Girvin M, Kalpana GV . El dominio Rpt1 de INI1/SMARCB1 imita la unión del ARN TAR a la integrasa para facilitar la replicación del VIH-1. Nat Commun. 12 de mayo de 2021;12(1):2743. doi: 10.1038/s41467-021-22733-9. PMID: 33980829. (Destacado en el informe de investigación de Einstein https://einsteinmed.edu/research-briefs/2601/a-novel-strategy-for-inhibiting-hiv-1-replication/ )

Pathak R, Zin F, Thomas C, Bens S, Gayden T, Karamchandani J, Dudley RW, Nemes K, Johann PD, Oyen F, Kordes U, Jabado N, Siebert R, Paulus W, Kool M, Frühwald MC, Albrecht S, Kalpana GV*, Hasselblatt M*La inhibición de la exportación nuclear restablece la localización nuclear y la función supresora tumoral residual de la proteína SMARCB1/INI1 truncada en un subconjunto molecular de tumores teratoideos/rabdoides atípicos. Acta NeuropatholAgosto de 2021;142(2):361-374. doi: 10.1007/s00401-021-02328-w. Publicación electrónica, 18 de mayo de 2021. PMID: 34003336; PMCID: PMC8270878. *Correspondencia equivalente. (Destacado en el Resumen de Investigación de Einstein)
https://www.einsteinmed.edu/research-briefs/2626/cambio-en-la-ubicación-de-las-proteínas-puede-causar-cánceres-agresivos/

David A., Rao VR, Wu, W., Ramasamy, S., Pujato, M., Ruiz, AP, Fiser, A., Bresnick, A., Kalpana, GV, Prasad, VR (2019) CCL2 moviliza ALIX para facilitar la liberación del virión del VIH-1 mediada por 1 Gag-p6. eLife ;8:e35546

La Porte, A., Cano, J., Wu, X., Mitra, D., Kalpana, GV (2016) Un papel esencial de la proteína de remodelación de cromatina INI1/hSNF5 en los eventos postranscripcionales del VIH-1 y la estabilidad de Gag/GagPol. J. Virol. 14 de octubre de 2016;90(21):9889-9904 (PMID:27558426 PMCID:PMC5068538)
Bhutoria, S., Kalpana GV*, y Acharya, S.* (2016) Modelado computacional de la región Repeat1 de INI1/hSNF5: Un vínculo evolutivo con la ubiquitina. *Autores correspondientes iguales. Ciencia de las proteínas. (Punto de interés:27261671)

Mathew, S., Nguyen, M., Wu, X., Pal, A., Shah, VB, Aiken, C. y Kalpana, GV (2013) Mutantes IN del VIH-1 con interacción INI1/hSNF5 deficientes presentan morfología de partículas, transcripción inversa e integración deficientes in vivo . Retrovirology . 10:66 . [Publicación electrónica previa a la impresión] PMID:2379988

Smith, ME, Cimica V, Chinni S, Jana S, Koba W, Yang Z, Fine E, Zagzag D, Montagna C, Kalpana GV . (2011). Dirigido terapéuticamente a la ciclina D1 en tumores primarios derivados de la pérdida de Ini1 . Proc Natl Acad Sci USA . 108:319-24. Publicación electrónica, 20 de diciembre de 2010. PMID: 21173237