L’espressione di Nef all’inizio del ciclo vitale virale assicura l’attivazione delle cellule T e l’instaurazione di uno stato persistente di infezione, due attributi fondamentali dell’infezione da HIV. L’espressione virale di Nef induce numerosi cambiamenti all’interno della cellula infettata, compresa la modulazione dell’espressione della superficie cellulare delle proteine, il rimodellamento del citoscheletro e la trasduzione del segnale. Poiché lo stato di attivazione della cellula infettata gioca un ruolo importante nel tasso di successo dell’infezione da HIV-1, è importante che le cellule T a riposo siano preparate a rispondere agli stimoli del recettore delle cellule T (TCR). HIV-1 Nef abbassa la soglia di attivazione dei linfociti CD4+, ma non è sufficiente a causare l’attivazione in assenza di stimoli esogeni.
Regolando l’espressione della superficie cellulare di CD4 e Lck, Nef crea una risposta TCR ristretta che probabilmente ottimizza la produzione virale di HIV-1 e genera una popolazione di cellule suscettibili di ulteriore infezione. Nef ritrasmette Lck kinasi-attivo lontano dalla membrana plasmatica agli endosomi precoci e di riciclo (RE) e alla rete Trans-Golgi (TGN). Le sottopopolazioni di Lck associate a RE/TGN nelle cellule che esprimono Nef sono nella conformazione cataliticamente attiva e quindi competenti per la segnalazione. Mentre la segnalazione del TCR avviene sulla membrana plasmatica (PM), l’attivazione della Ras-GTPasi avviene nei compartimenti intracellulari, compreso l’apparato di Golgi. L’arricchimento indotto da Nef di Lck attivo in questi compartimenti si traduce in un aumento dell’attività RAS localizzata e in una maggiore attivazione della chinasi Erk e nella produzione di Interleuchina-2 (IL-2). Poiché l’IL-2 è nota per attivare la crescita, la proliferazione e la differenziazione delle cellule T per diventare cellule T effettrici, questo è un effetto auto-attivante che crea una nuova popolazione di cellule che l’HIV-1 è in grado di infettare. L’auto-attivazione della cellula infettata da IL-2 stimola anche la cellula a diventare una cellula effettrice e ad avviare il macchinario su cui HIV-1 fa affidamento per la propria proliferazione.
Per eludere ulteriormente la risposta immunitaria dell’ospite, Nef down-regola la superficie cellulare e l’espressione totale del modulatore immunitario negativo CTLA-4 puntando la proteina alla degradazione lisosomiale. In contrasto con CD28 che attiva le cellule T, CTLA-4 è essenzialmente un “off-switch” che inibirebbe la produzione virale se fosse attivato. I lentivirus come l’HIV-1 hanno acquisito proteine come Nef che svolgono una vasta gamma di funzioni tra cui l’identificazione di CTLA-4 prima che raggiunga il PM e la marcatura per la degradazione. Nef è anche noto per fosforilare e inattivare Bad, un membro proapoptotico della famiglia Bcl-2, proteggendo così le cellule infettate dall’apoptosi.
Il rimodellamento del citoscheletro è pensato per ridurre la segnalazione del TCR durante l’infezione iniziale ed è anche modulato in qualche misura da Nef. Il rimodellamento dell’actina è generalmente modulato dal fattore di separazione dell’actina cofilina. Nef è in grado di associarsi con la chinasi cellulare PAK2 che fosforila e inattiva la cofilina e interferisce con la segnalazione precoce del TCR.