14 resultados para APOBEC3G
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The contest between the host factor APOBEC3G (A3G) and the HIV-1 protein Vif presents an attractive target of intervention. The extent to which the A3G-Vif interaction must be suppressed to tilt the balance in favor of A3G remains unknown. We employed stochastic simulations and mathematical modeling of the within-host dynamics and evolution of HIV-1 to estimate the fraction of progeny virions that must incorporate A3G to render productive infection unsustainable. Using three different approaches, we found consistently that a transition from sustained infection to suppression of productive infection occurred when the latter fraction exceeded similar to 0.8. The transition was triggered by A3G-induced hypermutations that led to premature stop codons compromising viral production and was consistent with driving the basic reproductive number, R-o, below unity. The fraction identified may serve as a quantitative guideline for strategies targeting the A3G-Vif axis. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.
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APOBEC3G是细胞内新的广谱抗病毒蛋白.它具有胞苷脱氨酶活性,能使病毒负链DNA产生dC→dU高发突变,造成正链DNA G→A突变,使得病毒DNA变成无功能或降解.APO-BEC3G具有广泛的生物学功能,可以限制HIV-1等病毒复制,但HIV-1病毒感染因子Vif能拮抗APOBEC3G抑制病毒活性作用.本文简要综述了APOBEC3G抑制病毒HIV-1作用机制的最新进展.
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APOBEC3G(apolipoprotein B mRNA-editing enzyme catalytic polypeptide-like 3G,载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽样蛋白3G,简称为A3G)是2002年Sheehy 发现的天然抗病毒限制因子,代表近年来病毒研究领域的一项重大进展,不仅拓 展了对病毒宿主相互作用的认识,也为研发抗病毒药提供了新的思路和方向。不 过,A3G的结构、功能和抗病毒机制仍有许多未解的重大问题,进一步深入和系 统的研究,可能为预防和治疗HIV/AIDS及多种病毒性疾病,提供新的线索。 本研究的最初线索,来源于前期工作中的偶然发现:我们试图在一个健康个 体PBMC 中克隆A3G 编码序列,经双向测序后发现,有5 个位点属非同义突变, 造成氨基酸序列的改变。为排除个体差异并出于研究的便利,我们采用单核样细 胞系THP-1,进行多条序列的克隆和分析。在研究中,我们使用错误率仅为 1.6x10-6 的高保真酶Pfu,共克隆到23 条A3G 基因编码序列。经双向测序和对比 分析,较为意外地发现,其中20 条序列具有2 个以上的非同义突变或截断错位, 突变率高达87%,显示A3G 基因在THP-1 细胞中存在多重正常或变异的转录本。 这一现象,是否代表天然突变的普遍性以及其频度和意义,有待于进一步在多种 细胞和人群多个个体中验证和大规模的系统研究。 为建立基本的实验体系和研究手段,我们通过RT-PCR 与Western blotting, 检测了A3G 基因在9 个细胞系内的本底表达水平,并在此筛选结果的基础上, 在低本底的细胞系中,以慢病毒系统表达A3G 基因,而在高本底细胞系中,通 过siRNA 沉默A3G 基因,建立了A3G 高低表达体系,为后续研究A3G 功能提 供了方便可行的实验平台。 我们选取野生型A3G、带有3 个位点(H186R、I309T、F310S)连锁的突 变体和5 个位点(W34R、Y222H、V224G、A246V、F289L)非连锁的突变体, 构建真核表达载体,转染HEK293T 细胞,对比观察不同转录本在细胞中的表达 动态和水平。结果发现,3 个位点的突变对A3G 蛋白细胞内定位无明显影响,5 个位点的突变明显增加了单个细胞中A3G 蛋白点灶状团块的比例。并且突变位 点明显减缓了A3G 的表达速率,降低了表达水平。而连锁、非连锁以及截断错 位的突变体在抗病毒功能和结构生物学上的意义,有待于进一步的深入分析。 综上,我们发现A3G 在THP-1 细胞中存在多重转录本,并在确定细胞系A3G 本底表达的基础上,建立了A3G 体外高低表达体系,为后续我们进一步研究 A3G 的功能奠定了基础。而部分突变体在细胞内的表达趋势和细胞内定位的观 察和分析,为进一步的深入研究提供了新的线索。
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载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽样蛋白3G(apolipoprotein B mRNA-editing enzyme catalyticpolypeptidelike3G,APOBEC3G或A3G)是人体天然抗病毒分子,可以使病毒逆转录形成的cDNA的胞嘧啶(C)脱氨为尿嘧啶(U),产生鸟嘌呤(G)→腺嘌呤(A)超突变,导致病毒转录产物突变,从而达到抑制病毒复制的作用。HIV-1的辅助蛋白Vif,可与APOBEC3G相互作用并导致其被降解,使得这一天然抗病毒机制失效,进而增强了HIV的感染力。Vif与APOBEC3G这种相互作用为抗HIV药物提供了新靶点。针对Vif-APOBEC3G相互作用的抗HIV抑制剂已经成为研究热点。本文综述了Vif和APOBEC3G的结构、二者的相互作用,以及基于这一相互作用的抗HIV-1抑制剂研究进展。
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】APOBEC3G是细胞内新的广谱抗病毒蛋白。它具有胞苷脱氨酶活性,能使病毒负链 DNA产生dC--·dU高发突变,造成正链DNA G---A突变,使得病毒DNA变成无功能或降解。APO— BEC3G具有广泛的生物学功能,可以限制HIV-1等病毒复制,但HIV-1病毒感染因子Vii能拮抗 APOBEC3G抑制病毒活性作用。本文简要综述了APOBEC3G抑制病毒HIV-1作用机制的最新进 展。
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Plasma drug-resistant minority HIV-1 variants (DRMV) increase the risk of virological failure to first-line NNRTI antiretroviral therapy (ART). The origin of DRMVs in ART-naive patients, however, remains unclear. In a large pan-European case-control study investigating the clinical relevance of pre-existing DRMVs using 454 pyrosequencing, the six most prevalent plasma DRMVs detected corresponded to G-to-A nucleotide mutations (V90I, V106I, V108I, E138K, M184I and M230I). Here, we evaluated if such DRMVs could have emerged from APOBEC3G/F activity. Out of 236 ART-naïve evaluated subjects, APOBEC3G/F hypermutation signatures were detected in plasma viruses of 14 (5.9%) individuals. Samples with minority E138K, M184I, and M230I mutations, but not those with V90I, V106I, or V108I were significantly associated with APOBEC3G/F activity (Fisher's p<0.005), defined as presence of >0.5% of sample sequences with an APOBEC3G/F signature. Mutations E138K, M184I and M230I co-occurred in the same sequence as APOBEC3G/F signatures in 3/9 (33%), 5/11 (45%) and 4/8 (50%) of samples, respectively; such linkage was not found for V90I, V106I or V108I. In-frame STOP codons were observed in 1.5% of all clonal sequences; 14.8% of them co-occurred with APOBEC3G/F signatures. APOBEC3G/F-associated E138K, M184I and M230I appeared within clonal sequences containing in-frame STOP codons in 2/3 (66%), 5/5 (100%) and 4/4 (100%) of the samples. In a reanalysis of the parent case-control study, presence of APOBEC3G/F signatures was not associated with virological failure. In conclusion, the contribution of APOBEC3G/F editing to the development of DRMVs is very limited and does not affect the efficacy of NNRTI ART.
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树突状细胞(Dendritic cells,DCs)作为人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)感染的第一靶细胞和第一道防线, 在HIV-1感染 和传播过程当中发挥重要的功能。DC的免疫功能主要包括抗原的捕获、加工、 递呈并激活T细胞对HIV-1作出免疫反应,这些功能的发挥依赖于其自身接受刺 激有效地分化和成熟。 与其它慢病毒(lentivirus)相同,HIV-1所具有的6种辅助蛋白(Nef,Rev, Tat,Vif,Vpr和Vpu),决定着病毒自身的复制增殖和对机体的感染和致病力。 目前,HIV-1辅助蛋白对CD4+ T细胞影响的研究较为深入,是否影响和调节DC 的分化和成熟尚不够清楚,现有的文献报道很少,且相互不一致甚至矛盾。因此, 建立合适的体外研究体系和细胞模型,有针对性地进行研究DC与HIV-1之间的相 互作用,将有助于加深对HIV/AIDS致病和发病机理的理解,具有重要的生物医 学意义。 本实验选择了可被HIV-1感染的白血病细胞系THP-1为实验模型,首先评价 了THP-1作为DC前体在研究DC分化、成熟中的可用性,特别是判定DC分化成熟 和功能状态的主要细胞表面标记的动态变化和规律。进而在相同条件下分析了6 个辅助蛋白基因对THP-1的凋亡诱导作用,证实了Nef和Tat确可诱导转染细胞自 身凋亡,而Rev和Vpr可在THP-1细胞中持续表达,形成了稳定的细胞系,为进一 步研究和比较Rev、Vpr对DC的分化、成熟的影响奠定了实验基础。更重要的是, 我们发现,Vif和Vpu不能在THP-1中有效表达,其原因可能直接与限制性因子 APOBEC3G的存在有关,提示Vpu与APOBEC3G可能存在着新的相互作用——这 一线索已作为实验室新的研究方向,进一步深入的研究可能为HIV/AIDS致病、 发病机理和机体的抗病机制提供新的科学依据。
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The antiviral potency of the cytokine IFN-α has been long appreciated but remains poorly understood. A number of studies have suggested that induction of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide 3 (APOBEC3) and bone marrow stromal cell antigen 2 (BST-2/tetherin/CD317) retroviral restriction factors underlies the IFN-α-mediated suppression of HIV-1 replication in vitro. We sought to characterize the as-yet-undefined relationship between IFN-α treatment, retroviral restriction factors, and HIV-1 in vivo. APOBEC3G, APOBEC3F, and BST-2 expression levels were measured in HIV/hepatitis C virus (HCV)-coinfected, antiretroviral therapy-naïve individuals before, during, and after pegylated IFN-α/ribavirin (IFN-α/riba) combination therapy. IFN-α/riba therapy decreased HIV-1 viral load by -0.921 (±0.858) log(10) copies/mL in HIV/HCV-coinfected patients. APOBEC3G/3F and BST-2 mRNA expression was significantly elevated during IFN-α/riba treatment in patient-derived CD4+ T cells (P < 0.04 and P < 0.008, paired Wilcoxon), and extent of BST-2 induction was correlated with reduction in HIV-1 viral load during treatment (P < 0.05, Pearson's r). APOBEC3 induction during treatment was correlated with degree of viral hypermutation (P < 0.03, Spearman's ρ), and evolution of the HIV-1 accessory protein viral protein U (Vpu) during IFN-α/riba treatment was suggestive of increased BST-2-mediated selection pressure. These data suggest that host restriction factors play a critical role in the antiretroviral capacity of IFN-α in vivo, and warrant investigation into therapeutic strategies that specifically enhance the expression of these intrinsic immune factors in HIV-1-infected individuals.
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Within target T lymphocytes, human immunodeficiency virus type I (HIV-1) encounters the retroviral restriction factor APOBEC3G (apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3G; A3G), which is counteracted by the HIV-1 accessory protein Vif. Vif is encoded by intron-containing viral RNAs that are generated by splicing at 3' splice site (3'ss) A1 but lack splicing at 5'ss D2, which results in the retention of a large downstream intron. Hence, the extents of activation of 3'ss A1 and repression of D2, respectively, determine the levels of vif mRNA and thus the ability to evade A3G-mediated antiviral effects. The use of 3'ss A1 can be enhanced or repressed by splicing regulatory elements that control the recognition of downstream 5'ss D2. Here we show that an intronic G run (G(I2)-1) represses the use of a second 5'ss, termed D2b, that is embedded within intron 2 and, as determined by RNA deep-sequencing analysis, is normally inefficiently used. Mutations of G(I2)-1 and activation of D2b led to the generation of transcripts coding for Gp41 and Rev protein isoforms but primarily led to considerable upregulation of vif mRNA expression. We further demonstrate, however, that higher levels of Vif protein are actually detrimental to viral replication in A3G-expressing T cell lines but not in A3G-deficient cells. These observations suggest that an appropriate ratio of Vif-to-A3G protein levels is required for optimal virus replication and that part of Vif level regulation is effected by the novel G run identified here.
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Weltweit sind über 34 Millionen Menschen mit dem HI-Virus infiziert. Da die Behandlung mit der HAART-Therapie aufgrund der hohen Mutationsrate des Virus oft fehlschlägt, ist die stetige Forschung an neuen, verbesserten Wirkstoffen zwingend nötig. Mit einem neuartigen Therapieansatz, der die Aufrechterhaltung des menschlichen antiretroviralen Schutz-mechanismus durch Hemmung des APOBEC3G-Abbaus zum Ziel hat, existiert eine neue Möglichkeit zur Bekämpfung der Infektion. Im Gegensatz zu den HAART-Virustatika soll hier das menschliche Immunsystem aufrechterhalten werden, sodass es die Abwehr des Virus selbst übernehmen kann. Der durch das Virus induzierte Abbau von APOBEC3G ist gekoppelt an die Bildung eines Komplexes aus mehreren Proteinen, darunter das virale Protein vif (viral infectivity factor) und das humane Protein Elongin–C. Wird eine der Interaktionen dieser Komplexbildung gehemmt, so kann APOBEC3G nicht mehr abgebaut werden und der humane Schutzmechanismus bleibt aufrechterhalten.rnDie vorliegende Arbeit widmete sich in diesem Zusammenhang der Suche nach Inhibitoren der vif-Elongin–C-Interaktion. Nach Dockingstudien wurden potentielle Kandidaten synthetisiert und anschließend zunächst mit Hilfe der Mikrokalorimetrie (ITC) und der Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) auf ihre Affinität zu rekombinant exprimiertem Elongin–C getestet. Zusätzlich wurde ein auf der Mikroskalierten Thermo-phorese (MST) basierender Bindungsassay etabliert, und die Substanzen auch mit dieser Methode getestet. Während die Bindung in diesen Assays nicht eindeutig nachgewiesen werden konnte, zeigte sich eine Substanz in In-vitro-Tests auf Hemmung der APOBEC3G- und vif-abhängigen Virusreplikation als sehr vielversprechend. Auch wenn der genaue molekulare Wirkort in weiteren Tests erst noch ermittelt werden muss, stellt diese Molekülstruktur aufgrund der bisherigen Testergebnisse bereits eine vielversprechende Basis für weitere Derivatisierungen dar.rn
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The antiviral potency of the cytokine IFN-α has been long appreciated but remains poorly understood. A number of studies have suggested that induction of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide 3 (APOBEC3) and bone marrow stromal cell antigen 2 (BST-2/tetherin/CD317) retroviral restriction factors underlies the IFN-α-mediated suppression of HIV-1 replication in vitro. We sought to characterize the as-yet-undefined relationship between IFN-α treatment, retroviral restriction factors, and HIV-1 in vivo. APOBEC3G, APOBEC3F, and BST-2 expression levels were measured in HIV/hepatitis C virus (HCV)-coinfected, antiretroviral therapy-naïve individuals before, during, and after pegylated IFN-α/ribavirin (IFN-α/riba) combination therapy. IFN-α/riba therapy decreased HIV-1 viral load by -0.921 (±0.858) log(10) copies/mL in HIV/HCV-coinfected patients. APOBEC3G/3F and BST-2 mRNA expression was significantly elevated during IFN-α/riba treatment in patient-derived CD4+ T cells (P < 0.04 and P < 0.008, paired Wilcoxon), and extent of BST-2 induction was correlated with reduction in HIV-1 viral load during treatment (P < 0.05, Pearson's r). APOBEC3 induction during treatment was correlated with degree of viral hypermutation (P < 0.03, Spearman's ρ), and evolution of the HIV-1 accessory protein viral protein U (Vpu) during IFN-α/riba treatment was suggestive of increased BST-2-mediated selection pressure. These data suggest that host restriction factors play a critical role in the antiretroviral capacity of IFN-α in vivo, and warrant investigation into therapeutic strategies that specifically enhance the expression of these intrinsic immune factors in HIV-1-infected individuals.
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Hypermutations in hepatitis B virus (HBV) DNA by APOBEC3 cytidine deaminases have been detected in vitro and in vivo, and APOBEC3G (A3G) and APOBEC3F (A3F) have been shown to inhibit the replication of HBV in vitro, but the presumably low or even absent hepatic expression of these enzymes has raised the question as to their physiological impact on HBV replication. We show that normal human liver expresses the mRNAs of APOBEC3B (A3B), APOBEC3C (A3C), A3F, and A3G. In primary human hepatocytes, interferon alpha (IFN-alpha) stimulated the expression of these cytidine deaminases up to 14-fold, and the mRNAs of A3G, A3F, and A3B reached expression levels of 10%, 3%, and 3%, respectively, relative to GAPDH mRNA abundance. On transfection, the full-length protein A3B(L) inhibited HBV replication in vitro as efficiently as A3G or A3F, whereas the truncated splice variant A3B(S) and A3C had no effect. A3B(L) and A3B(S) were detected predominantly in the nucleus of uninfected cells; however, in HBV-expressing cells both proteins were found also in the cytoplasm and were associated with HBV viral particles, similarly to A3G and A3F. Moreover, A3G, A3F, and A3B(L), but not A3B(S), induced extensive G-to-A hypermutations in a fraction of the replicated HBV genomes. In conclusion, the editing enzymes A3B(L), A3F, and most markedly A3G, which are expressed in liver and up-regulated by IFN-alpha in hepatocytes, are candidates to contribute to the noncytolytic clearance of HBV.
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Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.
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Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.