Vinayaka R. Prasad

Vinayaka R. Prasad, Ph.D.

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Intereses profesionales

La investigación en nuestro laboratorio se centra en dos áreas del VIH/SIDA: cómo las quimiocinas beta modulan las proteínas ESCRT para aumentar la replicación del VIH-1 y los determinantes virales de los trastornos neurocognitivos asociados al VIH (HAND).

HIV-1 budding, a novel target for therapeutics: We have reported, for the first time, an external stimulus that enhances ESCRT complex-mediated budding and release of HIV-1 from the infected cells. We show that the mechanism by which the  chemokine, CCL2, enhances virus production is by mobilizing ALIX, a key adapter protein of the ESCRT complex III from the cellular actin cytoskeleton to the sites of virus budding and release. ESCRT complexes are essential for the membrane scission step in the bud neck of viruses. We show that CCL2, which is induced upon HIV-1 infection of macrophages, stimulates the budding and release of HIV-1 clade B (HIV-1B), but not that of HIV-1 clade C (HIV-1C), which does not induce CCL2. We also show that immunodepletion of CCL2 strongly inhibits (10-fold) virus production from macrophages. We have shown that the ability to respond to CCL2 levels is dependent on the presence of late motif 2 or LYPX in HIV-1 Gag, which recruits ALIX to facilitate virion budding. We show that clade C viruses have a highly conserved absence of the LY dipeptide. We also show that the absence of LY contributes to reduced replication fitness of HIV-1C. Interestingly, variants of clade C HIV-1 in India and Africa that have acquired increased replication fitness display novel tetrapeptide insertions in Gag-p6 precisely where the LY dipeptide is missing. These viruses have regained the ability to bind ALIX, are more fit and respond to CCL2.

Actualmente, el laboratorio está comenzando un estudio de polimorfismos naturales en los genes ccr2 o ccl2 que se sabe que afectan la enfermedad del VIH-1. Se sabe que una mutación V64I en el gen ccr2 retrasa la progresión de la enfermedad del VIH hasta 4 años y se sabe que una mutación potenciadora en ccl2 aumenta los niveles plasmáticos de CCL2 y se enriquece preferentemente en individuos infectados por el VIH. Estamos estudiando el efecto de cada una de estas mutaciones en la movilización de ALIX mediada por CCL2 y la gemación/liberación del VIH-1 y la aptitud viral.

Trastornos neurocognitivos asociados al VIH (HAND): la forma grave de HAND, la demencia asociada al VIH (HAD), es común entre las personas infectadas por el VIH del clado B en los EE. UU., pero menos común entre las personas infectadas con el VIH-1 del clado C en la India, lo que sugiere diferencias específicas del clado en la neuropatogenicidad. Comprender los determinantes específicos del clado de la neuropatogénesis puede arrojar luz sobre el mecanismo de la enfermedad y ayudar a desarrollar medicamentos específicos para HAD. Anteriormente demostramos que debido a un polimorfismo C31S, el clado C Tat carece de la función de quimiocina del clado B Tat que desempeña un papel crucial en una mayor infiltración cerebral de fagocitos monocitos en HAD. Estudiamos la neuropatogenia inducida por dos clados B y C del VIH-1 utilizando el modelo de encefalitis por VIH en ratones SCID (SCID-HIVE) e informamos que, si bien la introducción del clado B del VIH-1ADA en el cerebro de ratones SCID recapitula las características clave de la enfermedad HAD humana, los ratones expuestos a entradas similares de HIVIndie-C1 (clado C) cometieron menos errores de memoria que los expuestos al VIH-1ADA (clado B). El VIH-1ADA también provocó una mayor astrogliosis y pérdida de la integridad de la red neuronal.

El trabajo de muchos grupos ha demostrado que el clado C del VIH-1 en el sur de África puede inducir HAD con una incidencia mucho mayor que en la India. Planteamos la hipótesis de que dicha variación se debe al polimorfismo en los determinantes de neuropatogénesis en Tat o gp120, los dos principales determinantes de neurotoxicidad de HAND. Con respecto a Tat, observamos que el porcentaje de aislados de VIH con motivo de dicisteína en Tat es del 2-3% en el subcontinente indio, mientras que en los países del sur de África, oscila entre el 19-26%. Estos datos se correlacionan ampliamente con las frecuencias de HAD informadas de la India, Sudáfrica y Botswana (3-4%, 25% y 38% respectivamente). Este hallazgo se ha corroborado utilizando un aislado de VIH-1C de Zambia que muestra un residuo C31 y, por lo tanto, un motivo de dicisteína intacto. Nuestros resultados in vitro y SCID-HIVE indican claramente que el motivo de dicisteína de Tat determina la neurovirulencia. Si se confirma en estudios poblacionales, podría ser posible predecir los resultados neurocognitivos de las personas infectadas con VIH-1C mediante la genotipificación de Tat.

Dado que Tat no es el único determinante de neurovirulencia en el VIH-1, examinamos si gp120 exhibe diferencias intra-clado entre India y África del Sur. Nuestros hallazgos indican que gp120 también puede mostrar diferencias específicas de la región. Por ejemplo, los aislamientos de VIH del África del Sur parecen contener determinantes de neurovirulencia más robustos que los de los aislamientos de la India. Por lo tanto, dos genes virales diferentes en la India parecen mostrar determinantes de baja neurotoxicidad. Estos resultados sugieren que los estudios clínicos que estudian la incidencia de HAD o HAND para correlacionar las diferencias genéticas virales deben examinar tanto Tat como gp120. El trabajo en curso en nuestro laboratorio está intentando identificar las firmas de neurovirulencia de gp120 en aislamientos de virus del clado C y clado B y explorando el papel de los exosomas en la neurovirulencia .

Publicaciones Seleccionadas

La gemación del VIH-1, un nuevo objetivo terapéutico

David Ajasin, Vasudev R. Rao, Xuhong Wu, Santhamani Ramasamy, Mario Pujato, Arthur P. Ruiz, Andras Fiser, Anne Bresnick, Ganjam V. Kalpana y Vinayaka R. Prasad (2019) CCL2 moviliza a ALIX para facilitar la liberación del virión del VIH-1 mediada por Gag-p6. eLIFE 2019;8:e35546 doi: 10.7554/eLIFE.35546.

Neuropatogénesis del VIH

Arthur P. Ruiz, David Ajasin, Santhamani Ramasamy, Eliseo Eugenin y Vinayaka R. Prasad (2019) Un polimorfismo natural en el dominio básico Tat del VIH-1 inhibe la captación por parte de células transeúntes y conduce a una reducción de la neuroinflamación. Scientific Reports 9:3308

Rao, V., Neogi, U., Talboom, JS, Padilla, L., Rahman, M., Fritz-French, C, Gonzalez-Ramirez, Verma, A., Wood, C., Ruprecht, RM, Ranga, U., Azim, T., Joska, John, Eugenin, T., Shet, A., Bimonte-Nelson, Tyor, WR y Prasad, VR (2013) Los aislados del clado C del VIH-1 que circulan en el sur de África muestran una mayor frecuencia de variantes Tat que contienen motivos de dicisteína que los del sudeste asiático y causan una mayor neurovirulencia. Retrovirology 10:61. DOI: 10.1186/1742-4690-10-61.

Rao, VR, Sas, A., Eugenin, E., Siddappa, NB, Bimonte-Nelson, H., Berman, J., Ranga, U., Tyor, WR y Prasad, VR (2008) Diferencias específicas del clado del VIH-1 en la inducción de la neuropatogénesis. J. Neurosci. 28:10010-6.