Oligonucleotide primers have been used to generate a cDNA library covering the entire tobacco mosaic virus (TMV) RNA sequence. Analysis of these clones has enabled us to complete the viral RNA sequence and to study its variability within a viral population. The positive strand coding sequence starts 69 nucleotides from the 5' end with a reading frame for a protein of Mr 125,941 and terminates with UAG. Readthrough of this terminator would give rise to a protein of Mr 183,253. Overlapping the terminal five codons of this readthrough reading frame is a second reading frame coding for a protein of Mr 29,987. This gene terminates two nucleotides before the initiator codon of the coat protein gene. Potential signal sequences responsible for the capping and synthesis of the coat protein and Mr 29,987 protein mRNAs have been identified. Similar sequences within these reading frames may be used in the expression of sets of proteins that share COOH-terminal sequences.

A technique for digital characterization and comparison of DNA fragments, using restriction enzymes, is described. The technique is being applied to fragments from the nematode Caenorhabditis elegans (i) to facilitate cross-indexing of clones emanating from different laboratories and (ii) to construct a physical map of the genome. Eight hundred sixty clusters of clones, from 35 to 350 kilobases long and totaling about 60% of the genome, have been characterized.

AIDS remains incurable due to the permanent integration of HIV-1 into the host genome, imparting risk of viral reactivation even after antiretroviral therapy. New strategies are needed to ablate the viral genome from latently infected cells, because current methods are too inefficient and prone to adverse off-target effects. To eliminate the integrated HIV-1 genome, we used the Cas9/guide RNA (gRNA) system, in single and multiplex configurations. We identified highly specific targets within the HIV-1 LTR U3 region that were efficiently edited by Cas9/gRNA, inactivating viral gene expression and replication in latently infected microglial, promonocytic, and T cells. Cas9/gRNAs caused neither genotoxicity nor off-target editing to the host cells, and completely excised a 9,709-bp fragment of integrated proviral DNA that spanned from its 5' to 3' LTRs. Furthermore, the presence of multiplex gRNAs within Cas9-expressing cells prevented HIV-1 infection. Our results suggest that Cas9/gRNA can be engineered to provide a specific, efficacious prophylactic and therapeutic approach against AIDS.

tat, the trans-activator protein for human immunodeficiency virus 1 (HIV-1), has been expressed in Escherichia coli from synthetic genes. Purified tat binds specifically to HIV-1 trans-activation-responsive region (TAR) RNA in gel-retardation, filter-binding, and immunoprecipitation assays. tat does not bind detectably to antisense TAR RNA sequences, cellular mRNA sequences, variant TAR RNA sequences with altered stem-loop structures, or TAR DNA.

A simple method for generating phage collections representing eukaryotic genomes has been developed by using a novel bacteriophage lambda vector, lambda 1059. The phage is a BamHI substitution vector that accommodates DNA fragments 6-24 kilobases long. Production of recombinants in lambda 1059 requires deletion of the lambda red and gamma genes. The recombinants are therefore spi- and may be separated from the spi+ vector phages by plating on strains lysogenic for bacteriophage P2. Random fragments suitable for insertion into lambda 1059 are obtained by partial digestion of high molecular weight eukaryotic DNA with Sau3a. This restriction enzyme cleaves at the sequence G-A-T-C and leaves a 5'-tetranucleotide "sticky end." Because G-A-T-C extensions are also produced by BamHI cleavage, these fragments may be annealed directly to BamHI-cleaved lambda 1059. By using these methods, a set of clones covering the entire Caenorhabditis elegans genome was constructed. DNA segments which include the unc-54 myosin heavy chain gene have been isolated from this collection.

Research Article1 December 1990free access HIV-1 tat protein stimulates transcription by binding to a U-rich bulge in the stem of the TAR RNA structure. C. Dingwall C. Dingwall Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author I. Ernberg I. Ernberg Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. J. Gait M. J. Gait Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author S. M. Green S. M. Green Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author S. Heaphy S. Heaphy Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author J. Karn J. Karn Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author A. D. Lowe A. D. Lowe Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. Singh M. Singh Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. A. Skinner M. A. Skinner Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author C. Dingwall C. Dingwall Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author I. Ernberg I. Ernberg Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. J. Gait M. J. Gait Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author S. M. Green S. M. Green Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author S. Heaphy S. Heaphy Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author J. Karn J. Karn Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author A. D. Lowe A. D. Lowe Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. Singh M. Singh Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author M. A. Skinner M. A. Skinner Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. Search for more papers by this author Author Information C. Dingwall1, I. Ernberg1, M. J. Gait1, S. M. Green1, S. Heaphy1, J. Karn1, A. D. Lowe1, M. Singh1 and M. A. Skinner1 1Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK. The EMBO Journal (1990)9:4145-4153https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1990.tb07637.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info The HIV-1 trans-activator protein, tat, is an RNA binding protein with a high affinity for a U-rich bulge near the tip of the stem in the RNA stem-loop structure encoded by the trans-activation responsive region (TAR). A Scatchard analysis of tat binding has shown that the purified protein forms a one-to-one complex with HIV-1 TAR RNA with a dissociation constant of Kd = 12 nM. Deletion of the uridine residues in the bulge or substitution with guanine residues produced RNAs with a 6- to 8-fold lower affinity than wild-type TAR. Introduction of a point mutation expected to destabilize base pairing in nearby residues of the TAR stem-loop structure reduced tat binding 10-fold. In contrast, mutations that alter the sequence of the six nucleotide long loop at the tip of TAR RNA structure, and mutations which alter the sequence of the stem whilst preserving Watson-Crick base pairing, do not affect tat binding significantly. There is a direct correlation between the ability of tat to bind to TAR RNA and to activate HIV transcription. Viral LTRs carrying TAR sequences encoding any of the mutations known to produce transcripts which bind tat weakly, are not stimulated efficiently by tat in vivo. Previous ArticleNext Article Volume 9Issue 121 December 1990In this issue RelatedDetailsLoading ...

Abstract We employed an RNA-guided CRISPR/Cas9 DNA editing system to precisely remove the entire HIV-1 genome spanning between 5′ and 3′ LTRs of integrated HIV-1 proviral DNA copies from latently infected human CD4+ T-cells. Comprehensive assessment of whole-genome sequencing of HIV-1 eradicated cells ruled out any off-target effects by our CRISPR/Cas9 technology that might compromise the integrity of the host genome and further showed no effect on several cell health indices including viability, cell cycle and apoptosis. Persistent co-expression of Cas9 and the specific targeting guide RNAs in HIV-1-eradicated T-cells protected them against new infection by HIV-1. Lentivirus-delivered CRISPR/Cas9 significantly diminished HIV-1 replication in infected primary CD4+ T-cell cultures and drastically reduced viral load in ex vivo culture of CD4+ T-cells obtained from HIV-1 infected patients. Thus, gene editing using CRISPR/Cas9 may provide a new therapeutic path for eliminating HIV-1 DNA from CD4+ T-cells and potentially serve as a novel and effective platform toward curing AIDS.

The molecular mechanisms utilized by human immunodeficiency virus (HIV) to enter latency are poorly understood. Following the infection of Jurkat T cells with lentiviral vectors that express Tat in cis, gene expression is progressively silenced. Silencing is greatly enhanced when the lentiviral vectors carry an attenuated Tat gene with the H13L mutation. Individual clones of lentivirus-infected cells showed a wide range of shutdown rates, with the majority showing a 50% silencing frequency between 30 to 80 days. The silenced clones characteristically contained a small fraction (0 to 15%) of activated cells that continued to express d2EGFP. When d2EGFP(+) and d2EGFP(-) cell populations were isolated from the shutdown clones, they quickly reverted to the original distribution of inactive and active cells, suggesting that the d2EGFP(+) cells arise from stochastic fluctuations in gene expression. The detailed analysis of transcription initiation and elongation using chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays confirms that Tat levels are restricted in the latently infected cells but gradually rise during proviral reactivation. ChIP assays using clones of latently infected cells demonstrate that the latent proviruses carry high levels of deacetylated histones and trimethylated histones. In contrast, the cellular genes IkappaB alpha and GAPDH had high levels of acetylated histones and no trimethylated histones. The levels of trimethylated histone H3 and HP1-alpha associated with HIV proviruses fell rapidly after tumor necrosis factor alpha activation. The progressive shutdown of HIV transcription following infection suggests that epigenetic mechanisms targeting chromatin structures selectively restrict HIV transcription initiation. This decreases Tat production below the levels that are required to sustain HIV gene expression.

Latent HIV proviruses are silenced as the result of deacetylation and methylation of histones located at the viral long terminal repeat (LTR). Inhibition of histone deacetylases (HDACs) leads to the reemergence of HIV-1 from latency, but the contribution of histone lysine methyltransferases (HKMTs) to maintaining HIV latency remains uncertain. Chromatin immunoprecipitation experiments using latently infected Jurkat T-cell lines demonstrated that the HKMT enhancer of Zeste 2 (EZH2) was present at high levels at the LTR of silenced HIV proviruses and was rapidly displaced following proviral reactivation. Knockdown of EZH2, a key component of the Polycomb repressive complex 2 (PRC2) silencing machinery, and the enzyme which is required for trimethyl histone lysine 27 (H3K27me3) synthesis induced up to 40% of the latent HIV proviruses. In contrast, there was less than 5% induction of latent proviruses following knockdown of SUV39H1, which is required for H3K9me3 synthesis. Knockdown of EZH2 also sensitized latent proviruses to external stimuli, such as T-cell receptor stimulation, and slowed the reversion of reactivated proviruses to latency. Similarly, cell populations that responded poorly to external stimuli carried HIV proviruses that were enriched in H3K27me3 and relatively depleted in H3K9me3. Treating latently infected cells with the HKMT inhibitor 3-deazaneplanocin A, which targets EZH2, led to the reactivation of silenced proviruses, whereas chaetocin and BIX01294 showed only minimal reactivation activities. These findings suggest that PRC2-mediated silencing is an important feature of HIV latency and that inhibitors of histone methylation may play a useful role in induction strategies designed to eradicate latent HIV pools.