ABSTRACT The interplay between host factors and viral components impacts viral replication efficiency profoundly. Members of the cellular heterogeneous nuclear ribonucleoprotein family (hnRNPs) have been extensively studied as HIV-1 host dependency factors, but whether they play a role in innate immunity is currently unknown. This study aimed to identify hnRNPA0 as a type I interferon (IFN)-repressed host factor in HIV-1-infected cells. Knockdown of hnRNPA0, a situation that mirrors conditions under IFN stimulation, increased LTR activity, export of unspliced HIV-1 mRNA, viral particle production, and thus, increased infectivity. Conversely, hnRNPA0 overexpression primarily reduced plasmid-driven and integrated HIV-1 long terminal repeat (LTR) activity, significantly decreasing total viral mRNA and protein levels. In addition, high levels of hnRNPA0 significantly reduced the HIV-1 programmed ribosomal frameshifting efficiency, resulting in a shift in the HIV-1 p55/p15 ratio. The HIV-1 alternative splice site usage remained largely unaffected by altered hnRNPA0 levels suggesting that the synergistic inhibition of the LTR activity and viral mRNA transcription, as well as impaired ribosomal frameshifting efficiency, are critical factors for efficient HIV-1 replication regulated by hnRNPA0. The pleiotropic dose-dependent effects under high or low hnRNPA0 levels were further confirmed in HIV-1-infected Jurkat cells. Finally, our study revealed that hnRNPA0 levels in PBMCs were lower in therapy-naive HIV-1-infected individuals compared to healthy controls. Our findings highlight a significant role for hnRNPA0 in HIV-1 replication and suggest that its IFN-I-regulated expression levels are critical for viral fitness allowing replication in an antiviral environment. IMPORTANCE RNA-binding proteins, in particular, heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs), have been extensively studied. Some act as host dependency factors for HIV-1 since they are involved in multiple cellular gene expression processes. Our study revealed hnRNPA0 as an IFN-regulated host factor, that is differently expressed after IFN-I treatment in HIV-1 target cells and lower expressed in therapy-naïve HIV-1-infected individuals. Our findings demonstrate the significant pleiotropic role of hnRNPA0 in viral replication: In high concentrations, hnRNPA0 limits viral replication by negatively regulating Tat-LTR transcription, retaining unspliced mRNA in the nucleus, and significantly impairing programmed ribosomal frameshifting. Low hnRNPA0 levels as observed in IFN-treated THP-1 cells, particularly facilitate HIV LTR activity and unspliced mRNA export, suggesting a role in innate immunity in favor of HIV replication. Understanding the mode of action between hnRNPA0 and HIV-1 gene expression might help to identify novel therapeutically strategies against HIV-1 and other viruses.

Abstract The interplay between host factors and viral components has a profound impact on the viral replication efficiency and fitness. Heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs), in particular members of the subfamily A/B, have been broadly studied as HIV-1 host dependency factors, however, the least related member hnRNPA0 has so far not been functionally studied in its potential role affecting viral replication. In this study, we revealed that hnRNPA0 overexpression in HEK293T cells significantly reduced HIV-1 long terminal repeat (LTR) activity up to 3.5-fold, leading to a significant decrease in total viral mRNA (5.5-fold) and protein levels (3-fold). Conversely, knockdown of hnRNPA0 enhanced LTR activity, suggesting its negative regulatory role in viral gene expression. Moreover, the splicing pattern of HIV-1 remained largely unaffected by altered hnRNPA0 levels indicating changes in viral mRNA expression predominantly occurred at the transcriptional level. Moreover, hnRNPA0 overexpression was found to significantly reduce the programmed ribosomal frameshift efficiency of HIV-1, resulting in a shift in the HIV-1 p55/p15 ratio, compromising viral fitness. Synergistic inhibition of LTR activity and thus reduced viral mRNA transcription and impaired ribosomal frameshifting efficiency, which is important for viral infectivity, were detrimental to HIV-1 replication. Additionally, our study revealed that hnRNPA0 levels were lower in therapy naïve HIV-1-infected individuals compared to healthy controls and temporarily repressed after IFN-I treatment in HIV-1 target cells. Our findings highlight the significant role of hnRNPA0 in HIV-1 replication and suggests that its IFN-I regulated expression levels are decisive for viral fitness. Importance RNA binding proteins, in particular heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs) have been extensively studied as host dependency factors for HIV-1 since they are involved in multiple cellular gene expression processes. However, the functional role of hnRNPA0, the least related member of the hnRNPA/B family, and its potential impact on viral replication remains unclear. For the first time, our findings demonstrate the significance of hnRNPA0 in restricting viral replication efficiency. We demonstrate that hnRNPA0 plays a pleiotropic role in limiting viral replication being a negative regulator of viral transcription and significantly impairing ribosomal frameshifting. Our study also revealed hnRNPA0 as an IFN-regulated host factor that is temporarily repressed after IFN-I treatment in HIV-1 target cells and lower expressed in therapy-naïve HIV-1-infected individuals compared to healthy controls. Understanding the mode of action between hnRNPA0 and HIV-1 might help to identify novel therapeutically strategies against HIV-1 and other viruses.

Abstract Efficient replication of HIV-1 depends on balanced levels of host cell components, including cellular splicing factors. Type I interferons (IFN-I), playing a crucial role in the innate immune defense against viral infections, are well known to induce the transcription of IFN-stimulated genes (ISGs) including potent host restriction factors. Not so well known is, that IFN-repressed genes (IRepGs) also affect viral infections by downregulating host dependency factors that are essential for viral replication. So far, knowledge about IRepGs involved in HIV-1 infection is very limited. Here, we demonstrate that expression levels of the serine/arginine-rich splicing factor 1 (SRSF1) were repressed upon treatment with IFNα subtypes in HIV-1 susceptible cell lines as well as primary cells. Furthermore, we could demonstrate in two independent patient cohorts that HIV-1 infection and the concomitant inflammation during the acute and chronic phase, resulted in the strong induction of ISGs, but at the same time significantly repressed SRSF1. 4sU-labeling of newly transcribed mRNAs revealed that IFN-mediated repression of SRSF1 originated from a transcriptional shutdown. Experimental downregulation as well as overexpression of SRSF1 expression levels resulted in crucial changes in HIV-1 LTR-transcription, alternative splice site usage and virus production. While lower SRSF1 levels resulted in low vif mRNA levels and thus severely reduced viral infectivity, higher levels of SRSF1 impaired LTR-Tat-activity and HIV-1 particle production. Our data highlight the so far undescribed role of SRSF1 acting as an IFN-repressed cellular dependency factor decisively regulating HIV-1 post integration steps. Author Summary IFN-I play a central role in the innate immune defense against viral infections by regulating the expression of interferon stimulated genes (ISGs) and interferon repressed genes (IRepGs). The stimulation of host restriction factors and the reduction of host dependency factors decisively affects the efficiency of HIV-1 replication. After the stable integration of the provirus into the host chromosome, HIV-1 exploits the host cell transcription and splicing machinery for its replication. A network of conserved splice sites and splicing regulatory elements maintain balanced levels of viral transcripts essential for virus production and immune evasion. We demonstrate the so far undescribed role of the splicing factor SRSF1 as an IRepG crucially involved in HIV-1 RNA processing. In HIV-1 infected individuals, we observed inversely proportional expression of high ISG15 and low SRSF1 levels, which were restored in ART treated patients. We could demonstrate, that IFN-I stimulation of HIV-1 target cells resulted in a significant repression of SRSF1 RNA and protein levels. Since low SRSF1 expression decisively reduced HIV-1 vif mRNA levels, a severe impairment of viral replication was observed in APOBEC3G expressing cells. As overexpression negatively affected HIV-1 LTR transcription and virus production, balanced levels of SRSF1 are indispensable for efficient replication.