Genetic characterisation of Langerin gene in human immunodeficiency virus-1-infected women from Bahia, Brazil

Studies on human genetic variations are a useful source of knowledge about human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection. The Langerin protein, found at the surface of Langerhans cells, has an important protective role in HIV-1 infection. Differences in Langerin function due to host genetic factors could influence susceptibility to HIV-1 infection. To verify the frequency of mutations in the Langerin gene, 118 samples from HIV-1-infected women and 99 samples from HIV-1-uninfected individuals were selected for sequencing of the promoter and carbohydrate recognition domain (CRD)-encoding regions of the Langerin gene. Langerin promoter analysis revealed two single nucleotide polymorphisms (SNPs) and one mutation in both studied groups, which created new binding sites for certain transcription factors, such as NFAT5, HOXB9.01 and STAT6.01, according to MatInspector software analysis. Three SNPs were observed in the CRD-encoding region in HIV-1-infected and uninfected individuals: p.K313I, c.941C>T and c.983C>T. This study shows that mutations in the Langerin gene are present in the analysed populations at different genotypic and allelic frequencies. Further studies should be conducted to verify the role of these mutations in HIV-1 susceptibility.

Investigação de mutações nos genes da CCR5 e langerina e suas associações com a infecção pelo HIV-1 / Research of mutations in the genes of CCR5 and langerina and their associations with HIV-1 infection

O HIV-1 é o agente etiológico da AIDS. Sabe-se que fatores virais e do hospedeiro podem influenciar na susceptibilidade à infecção pelo vírus e na progressão para a AIDS. Em relação aos fatores intrínsecos ao hospedeiro, tem sido demonstrado que algumas alterações na CCR5 podem afetar sua ligação com a gp120 do HIV-1, influenciando na infecção pelo vírus. Além disso, a proteína Langerina, encontrada na superfície das Células de Langerhans (LCs), apresenta um papel importante em relação à infecção pelo HIV-1, por ter a capacidade de se ligar à gp120 viral através de seu Domínio de Reconhecimento de Carboidrato (CRD). Esta interação permite que as LCs internalizem o vírus em Grânulos de Birbeck, os quais degradam a partícula viral, inibindo a apresentação do HIV-1 para os linfócitos T. Desta forma, diferenças na função da langerina, devido a mutações no promotor do gene Langerina e na região codificante do CRD, por exemplo, podem influenciar a susceptibilidade à infecção pelo HIV-1. Sendo assim, o objetivo principal deste trabalho foi verificar a existência de mutações nas regiões do gene CCR5 que codificam para os domínios N e Cterminal da proteína, no promotor do gene da Langerina e na região codificante do CRD, bem como verificar a existência de possíveis associações entre as mutações encontradas e a infecção pelo HIV-1. Para tal, através de sequenciamento, foi analisado um total de 128 amostras de DNA de indivíduos infectados pelo HIV-1 de Feira de Santana, Bahia e 197 amostras de DNA de indivíduos não-infectados de Salvador, Bahia. Os possíveis sítios de ligação para fatores de transcrição da região promotora do gene da Langerina foram analisados pela ferramenta MatInspector implementada no software Genomatix. Análises físico-químicas, de domínios protéicos potenciais, de predição da estrutura proteica secundária e de modelagem tridimensional proteica foram também realizadas, utilizando diferentes ferramentas de bioinformática. Os estudos na região N-terminal da CCR5 revelaram a existência de uma mutação de sentido trocado no aminoácido 55 (p.L55Q) apenas em indivíduos não-infectados, com uma frequência do alelo mutante de 1,8%. Análises físico-químicas demonstraram que esta mutação aumentou a flexibilidade e a acessibilidade da CCR5 e a modelagem protéica demonstrou que a mutação levou a um pequeno desvio para a direita, bem como alterou levemente a carga eletrostática dessa região da proteína. Foi observada diferença estatisticamente significante entre as frequências alélicas (p=0,039) e genotípicas (p=0,038) da mutação p.L55Q quando os indivíduos infectados e não-infectados foram comparados. Os estudos na região C-terminal da CCR5 demonstraram a existência de três mutações silenciosas em indivíduos infectados pelo HIV-1: c.3,765C>T, c.3,777A>T e c.3,831A>G. Em relação à análise da região promotora do gene da Langerina, foram observadas três mutações (-577T>C, -517T>C e -160T>C) que, segundo o MatInspector, criaram novos sítios de ligação para fatores de transcrição, tais como: NFAT5, HOXB9.01 e STAT6.01. Entretanto, comparando as frequências alélicas e genotípicas dessas mutações entre os indivíduos infectados e não-infectados, não foi observada diferença estatisticamente significante. Já as análises realizadas na região gênica que codifica o CRD da Langerina demonstraram a existência de três mutações: p.K313I (c.937T>A), c.941C>T (g.4728C>T) e c.983C>T (g.4770C>T) As análises físico-químicas revelaram que a mutação p.K313I aumentou a hidrofobicidade e as hélices transmembranares e diminuiu a hidrofilicidade, a acessibilidade e a antigenicidade da proteína. Entretanto, a presença do alelo mutante não alterou a predição da estrutura secundária da Langerina e não foi observada diferença estatisticamente significante nas frequências alélicas e genotípicas quando os dois grupos estudados foram comparados. Estes resultados sugerem que a mutação p.L55Q, encontrada no domínio N-terminal da CCR5, pode afetar a entrada do HIV-1 na célula. Foi possível, também, observar que as mutações encontradas no gene da Langerina não apresentam associação com a infecção pelo HIV-1. No entanto, é importante que novos estudos sejam realizados com o intuito de compreender melhor o verdadeiro papel da mutação p.L55Q na infecção pelo HIV-1, assim como, novas análises voltadas para a busca de variações no gene da Langerina também devam ser conduzidas, uma vez que este é o primeiro estudo que investiga mutações na Langerina em indivíduos infectados pelo HIV-1.