Understanding how HIV-1-infected cells proliferate and persist is key to HIV-1 eradication, but the heterogeneity and rarity of HIV-1-infected cells hamper mechanistic interrogations. Here, we used single-cell DOGMA-seq to simultaneously capture transcription factor accessibility, transcriptome, surface proteins, HIV-1 DNA, and HIV-1 RNA in memory CD4⁺ T cells from six people living with HIV-1 during viremia and after suppressive antiretroviral therapy. We identified increased transcription factor accessibility in latent HIV-1-infected cells (RORC) and transcriptionally active HIV-1-infected cells (interferon regulatory transcription factor [IRF] and activator protein 1 [AP-1]). A proliferation program (IKZF3, IL21, BIRC5, and MKI67 co-expression) promoted the survival of transcriptionally active HIV-1-infected cells. Both latent and transcriptionally active HIV-1-infected cells had increased IKZF3 (Aiolos) expression. Distinct epigenetic programs drove the heterogeneous cellular states of HIV-1-infected cells: IRF:activation, Eomes:cytotoxic effector differentiation, AP-1:migration, and cell death. Our study revealed the single-cell epigenetic, transcriptional, and protein states of latent and transcriptionally active HIV-1-infected cells and cellular programs promoting HIV-1 persistence.

了解 HIV-1 感染细胞如何增殖和持续存在是根除 HIV-1 的关键，但 HIV-1 感染细胞的异质性和稀有性阻碍了机制询问。在这里，我们使用单细胞 DOGMA-seq 同时捕获 6 名 HIV-1 感染者在病毒血症期间和抑制性抗逆转录病毒治疗后记忆 CD4+ T 细胞中的转录因子可及性、转录组、表面蛋白、HIV-1 DNA 和 HIV-1 RNA。 我们发现潜伏的 HIV-1 感染细胞 （RORC） 和转录活性的 HIV-1 感染细胞 （干扰素调节转录因子 [IRF] 和激活蛋白 1 [AP-1]）的转录因子可及性增加。增殖程序 （IKZF3 、 IL21 、 BIRC5 和 MKI67 共表达） 促进了转录活性 HIV-1 感染细胞的存活。潜伏和转录活性 HIV-1 感染细胞均增加 IKZF3 （Aiolos） 表达。不同的表观遗传程序驱动 HIV-1 感染细胞的异质细胞状态：IRF：激活、Eomes：细胞毒性效应子分化、AP-1：迁移和细胞死亡。我们的研究揭示了潜伏和转录活跃的 HIV-1 感染细胞的单细胞表观遗传、转录和蛋白质状态以及促进 HIV-1 持久性的细胞程序。