Novel retroviral protein expression constructs were designed to retain minimal retroviral sequences and to express dominant selectable markers by reinitiation of translation after expression of the viral genes. HT1080 cells were selected as producer cells for their ability to release high-titer viruses that are resistant to inactivation by human serum. Two HT1080-based packaging cell lines which produce Moloney murine leukemia virus cores with envelope glycoproteins of either amphotropic murine leukemia virus (FLYA13 line) or cat endogenous virus RD114 (FLYRD18 line) are described. Direct comparison with previous retroviral packaging systems indicated that 100-fold-higher titers of helper-free recombinant viruses were released by the FLYA13 and FLYRD18 lines.

The human T cell leukemia virus (HTLV) is associated with leukemia and neurological syndromes. The physiopathological effects of HTLV envelopes are unclear and the identity of the receptor, present on all vertebrate cell lines, has been elusive. We show that the receptor binding domains of both HTLV-1 and -2 envelope glycoproteins inhibit glucose transport by interacting with GLUT-1, the ubiquitous vertebrate glucose transporter. Receptor binding and HTLV envelope-driven infection are selectively inhibited when glucose transport or GLUT-1 expression are blocked by cytochalasin B or siRNAs, respectively. Furthermore, ectopic expression of GLUT-1, but not the related transporter GLUT-3, restores HTLV infection abrogated by either GLUT-1 siRNAs or interfering HTLV envelope glycoproteins. Therefore, GLUT-1 is a receptor for HTLV. Perturbations in glucose metabolism resulting from interactions of HTLV envelope glycoproteins with GLUT-1 are likely to contribute to HTLV-associated disorders.

Summary

 The metabolic state of quiescent hematopoietic stem cells (HSCs) is an important regulator of self-renewal, but it is unclear whether or how metabolic parameters contribute to HSC lineage specification and commitment. Here, we show that the commitment of human and murine HSCs to the erythroid lineage is dependent upon glutamine metabolism. HSCs require the ASCT2 glutamine transporter and active glutamine metabolism for erythroid specification. Blocking this pathway diverts EPO-stimulated HSCs to differentiate into myelomonocytic fates, altering in vivo HSC responses and erythroid commitment under stress conditions such as hemolytic anemia. Mechanistically, erythroid specification of HSCs requires glutamine-dependent de novo nucleotide biosynthesis. Exogenous nucleosides rescue erythroid commitment of human HSCs under conditions of limited glutamine catabolism, and glucose-stimulated nucleotide biosynthesis further enhances erythroid specification. Thus, the availability of glutamine and glucose to provide fuel for nucleotide biosynthesis regulates HSC lineage commitment under conditions of metabolic stress.

Cell cycle entry is commonly considered to positively regulate HIV-1 infection of CD4 T cells, raising the question as to how quiescent lymphocytes, representing a large portion of the viral reservoir, are infected in vivo. Factors such as the homeostatic cytokine IL-7 have been shown to render quiescent T cells permissive to HIV-1 infection, presumably by transiently stimulating their entry into the cell cycle. However, we show here that at physiological oxygen (O 2 ) levels (2–5% O 2 tension in lymphoid organs), IL-7 stimulation generates an environment permissive to HIV-1 infection, despite a significantly attenuated level of cell cycle entry. We identify the IL-7–induced increase in Glut1 expression, resulting in augmented glucose uptake, as a key factor in rendering these T lymphocytes susceptible to HIV-1 infection. HIV-1 infection of human T cells is abrogated either by impairment of Glut1 signal transduction or by siRNA-mediated Glut1 down-regulation. Consistent with this, we show that the susceptibility of human thymocyte subsets to HIV-1 infection correlates with Glut1 expression; single-round infection is markedly higher in the Glut1-expressing double-positive thymocyte population than in any of the Glut1-negative subsets. Thus, our studies reveal the Glut1-mediated metabolic pathway as a critical regulator of HIV-1 infection in human CD4 T cells and thymocytes.

(Cell Stem Cell 15, 169–184; August 7, 2014) A reader has pointed out that, in Figure 4C and Figure 6G of our originally published manuscript, there is apparent duplication of some of the plots presented. Upon examination of the affected panels and the underlying original data, we discovered that in both instances there is indeed duplication resulting from inclusion of erroneous image files. In Figure 4C, the Gr1/Ter119 flow profile presented for the control nonanemic condition (PHZ−, 2-DG−, DON−) in the lower panel is a duplication of the profile for the PHZ+, 2-DG+, DON− condition, although the indicated gated percentages do correspond to the correct original data. We have corrected the figure by replacing the profile in the control panel with the correct data. In Figure 6G, the histograms presented for CD71 staining in the DON and DON + DMK conditions are inadvertent duplications of the corresponding histograms for CD36, shown immediately below. To correct this figure, we have replaced the indicated panels with the correct data for the CD71 staining. In both figures, all panels other than those specifically highlighted remain the same. These unfortunate oversights in figure assembly do not affect our underlying data or conclusions. We apologize for any confusion that these issues have caused, and we wish to thank the anonymous reader for bringing them to our attention. The corrected figures are presented below and have been replaced in the versions of the manuscript that are available online.Figure 6Glutamine-Dependent Nucleotide Biosynthesis Is a Rate-Limiting Step in EPO-Induced Erythroid Differentiation of Human Hematopoietic ProgenitorsView Large Image Figure ViewerDownload Hi-res image Download (PPT) Glucose and Glutamine Metabolism Regulate Human Hematopoietic Stem Cell Lineage SpecificationOburoglu et al.Cell Stem CellJune 19, 2014In BriefMetabolite availability regulates stem cell differentiation, influencing lineage decisions during periods of in vivo metabolic stress. Oburoglu et al. show that erythroid differentiation requires glucose and glutamine metabolism and that HSCs are diverted to a myelomonocytic fate under restrictive conditions. Full-Text PDF Open Archive

Phosphorus is an essential element for all living organisms. While inorganic phosphate (Pi) cellular import is well documented, export is poorly characterized despite the recent discovery of the inositol pyrophosphate (PP-IP)-dependent Pi exporter XPR1. In this study, we determined the cryo-EM structures of XPR1. XPR1 forms a loose dimer, with each protomer containing 10 transmembrane helices (TMs) that can be divided into a peripheral domain (TM1, 3 and 4) and a core domain (TM2 and TM5-10) structurally related to ion-translocating rhodopsins. Bound Pi is observed in a tunnel formed by the α helical bundle inside the core domain at a narrowest point that separates the tunnel into an intracellular vestibule (IV) and an extracellular vestibule (EV). This narrowest point contains a cluster of Pi-coordinating basic residues, and their substitution by mutagenesis strongly impaired phosphate export. PP-IPs stimulate XPR1 activity by binding to its SPX domain. Loss of this interaction induces a conformational change of the wide open EV (conducting state) into a collapsed EV (closed state), mainly caused by structural movements of TM9 and the bulky sidechain of Trp573 right above the Pi binding site, which are essential for the Pi export activity of XPR1. Our structural and functional characterization paves the way for further in-depth studies of XPR1.

Abstract Copper is a critical element for eukaryotic life, involved in numerous cellular functions and in redox balance but it can be toxic in excess. Therefore, tight regulation of copper acquisition and homeostasis is essential for cell physiology and survival. Here, we identified a unique mechanism for cell survival involving the regulation of copper homeostasis by an endogenous retroviral (ERV) envelope glycoprotein called Refrex1. We show that extracellular copper sensing by cells increases Refrex1 expression, which in turn regulates copper acquisition through interaction with the main copper transporter SLC31A1/CTR1. Downmodulation of Refrex1 resulted in intracellular copper accumulation leading to ROS production and subsequent apoptosis, which could be reverted by copper chelator treatment. Our results demonstrate that Refrex1 has been co-opted for its ability to regulate copper entry through CTR1 interaction in order to limit copper excess for a proper redox balance, and suggests that other ERV may have similar metabolic functions among vertebrates.