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2-Hydroxyisovalerate Is Produced During Bacterial Vaginosis and Boosts HIV Infection in Resting T Cells

细菌性阴道病 生物 乳酸菌 人体微生物群 微生物群 细菌 微生物学 殖民地化 缬氨酸 人类免疫缺陷病毒(HIV) 失调 阴道 传输(电信) 病毒学 免疫学 氨基酸 遗传学 电气工程 工程类
作者
Kaitlin A Marquis,Carter Merenstein,Frederic D. Bushman
出处
期刊:AIDS Research and Human Retroviruses [Mary Ann Liebert]
卷期号:40 (3): 158-170 被引量:1
标识
DOI:10.1089/aid.2022.0171
摘要

Human immunodeficiency virus (HIV) infection and the ensuing acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) disproportionally affect young women, yet understanding of the factors promoting heterosexual transmission in the female genital tract is limited. Colonization with highly diverse, Lactobacillus-deficient communities (HDCs) increases a woman's risk of acquiring HIV-1 compared with colonization with Lactobacillus-dominated low diversity communities (LDCs). The polymicrobial nature of these communities has made it challenging to elucidate the microbial mechanisms responsible for modulating HIV susceptibility. Here, we analyzed conserved changes in small-molecule metabolites present in the cervicovaginal lavage fluid collected from women colonized with HDCs and LDCs with the goal of identifying possible chemicals influencing HIV infection. As in previous studies, we found that the catabolite of the branched-chain amino acid valine, 2-hydroxyisovalerate (2-HV), was a consistent component of dysbiotic HDC microbiota. Effects of 2-HV on HIV infection were assessed. In experimental infections with HIV, treatment with 2-HV increased infections of resting CD4+ T cells. To understand bacterial production of 2-HV in more detail, we cultured purified HDC and LDC bacteria and used mass spectrometry to identify two HDC bacteria that synthesize high levels of 2-HV. In contrast, protective vaginal Lactobacilli did not produce high levels of 2-HV. A genomic analysis of genes encoding 2-HV synthetic pathways showed a correlation between high-level production of 2-HV and pathways for synthesis of the immediate precursor 2-ketoisovalerate. Thus, 2-HV is a candidate mediator linking vaginal microbiome structure and heterosexual HIV transmission in women.
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