Human Immunodeficiency Viruses (HIV-1 and HIV-2) rely upon host-encoded proteins to facilitate their replication. Here, we combined genome-wide siRNA analyses with interrogation of human interactome databases to assemble a host-pathogen biochemical network containing 213 confirmed host cellular factors and 11 HIV-1-encoded proteins. Protein complexes that regulate ubiquitin conjugation, proteolysis, DNA-damage response, and RNA splicing were identified as important modulators of early-stage HIV-1 infection. Additionally, over 40 new factors were shown to specifically influence the initiation and/or kinetics of HIV-1 DNA synthesis, including cytoskeletal regulatory proteins, modulators of posttranslational modification, and nucleic acid-binding proteins. Finally, 15 proteins with diverse functional roles, including nuclear transport, prostaglandin synthesis, ubiquitination, and transcription, were found to influence nuclear import or viral DNA integration. Taken together, the multiscale approach described here has uncovered multiprotein virus-host interactions that likely act in concert to facilitate the early steps of HIV-1 infection.

The growing resistance to current first-line antimalarial drugs represents a major health challenge. To facilitate the discovery of new antimalarials, we have implemented an efficient and robust high-throughput cell-based screen (1,536-well format) based on proliferation of Plasmodium falciparum (Pf) in erythrocytes. From a screen of ≈1.7 million compounds, we identified a diverse collection of ≈6,000 small molecules comprised of >530 distinct scaffolds, all of which show potent antimalarial activity (<1.25 μM). Most known antimalarials were identified in this screen, thus validating our approach. In addition, we identified many novel chemical scaffolds, which likely act through both known and novel pathways. We further show that in some cases the mechanism of action of these antimalarials can be determined by in silico compound activity profiling. This method uses large datasets from unrelated cellular and biochemical screens and the guilt-by-association principle to predict which cellular pathway and/or protein target is being inhibited by select compounds. In addition, the screening method has the potential to provide the malaria community with many new starting points for the development of biological probes and drugs with novel antiparasitic activities.

A growing number of orphan G-protein-coupled receptors (GPCRs) have been reported to be activated by lipid ligands, such as lysophosphatidic acid, sphingosine 1-phosphate (S1P), and cannabinoids, for which there are already well established receptors. These new ligand claims are controversial due to either lack of independent confirmations or conflicting reports. We used the beta-arrestin PathHunter assay system, a newly developed, generic GPCR assay format that measures beta-arrestin binding to GPCRs, to evaluate lipid receptor and ligand pairing. This assay eliminates interference from endogenous receptors on the parental cells because it measures a signal that is specifically generated by the tagged receptor and is immediately downstream of receptor activation. We screened a large number of newly "deorphaned" receptors (GPR23, GPR92, GPR55, G2A, GPR18, GPR3, GPR6, GPR12, and GPR63) and control receptors against a collection of approximately 400 lipid molecules to try to identify the receptor ligand in an unbiased fashion. GPR92 was confirmed to be a lysophosphatidic acid receptor with weaker responses to farnesyl pyrophosphate and geranylgeranyl diphosphate. The putative cannabinoid receptor GPR55 responded strongly to AM251, rimonabant, and lysophosphatidylinositol but only very weakly to endocannabinoids. G2A receptor was confirmed to be an oxidized free fatty acid receptor. In addition, we discovered that 3,3'-diindolylmethane, a dietary molecule from cruciferous vegetables, which has known anti-cancer properties, to be a CB(2) receptor partial agonist, with binding affinity around 1 microm. The anti-inflammatory effect of 3,3'-diindolylmethane in RAW264.7 cells was shown to be partially mediated by CB(2).