Staats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky
Erscheinungsjahr:
2025
Medientyp:
Text
Schlagworte:
570: Biowissenschaften, Biologie
ddc:570:
Beschreibung:
Die großen dsDNA-Genome der Herpesviren enthalten bis zu 200 offene Leserahmen (ORFs), die eine Vielzahl von Proteinen codieren, von denen viele homolog zu zellulären Enzymen sind. Die virale Ribonukleotidreduktase (RNR) ist normalerweise an der Synthese von Desoxyribonukleosidtriphosphaten (dNTPs) beteiligt, aber mehrere Herpesviren haben die katalytische große Untereinheit (R1) der RNR umfunktioniert, um der Immunantwort des Wirts entgegenzuwirken. Das Maus-Cytomegalovirus (MCMV), ein murines β-Herpesvirus, verwendet sein R1-Protein M45, um Immunmediatoren des Wirts in zytoplasmatischen punktförmigen Aggregaten zu sequestrieren, die anschließend durch selektive Autophagie abgebaut werden. Dieser Mechanismus erfordert ein konserviertes C-terminales Induced Protein Aggregation Motif (IPAM), das in R1-Proteinen aller Herpesvirus-Unterfamilien vorkommt. Eine ähnliche Strategie wird vom humanen α-Herpesvirus Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) zur Umgehung der Immunabwehr eingesetzt. In der γ-Herpesvirus-Unterfamilie verwendet das Epstein-Barr-Virus (EBV) sein R1-Protein, um die zelluläre mutationserzeugende Cytosin-Desaminase APOBEC3B (A3B) zu binden und aus dem Zellkern ins Zytoplasma zu verlagern. Ob die R1-abhängige A3B-Umverteilung ein konserviertes Merkmal der γ-Herpesvirus-Infektion darstellt und eine IPAM-abhängige Aggregation beinhaltet, wurde bisher nicht erforscht. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, das R1-Protein ORF61 des humanpathogenen γ-Herpesvirus Kaposi-Sarkom-assoziierten Herpesvirus (KSHV) und des verwandten murinen Gammaherpesvirus 68 (MHV-68) zu untersuchen. Beide Proteine bilden Aggregate, wie durch eine fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) Analyse von fluoreszenzmarkierten R1-Fusionsproteinen nachgewiesen wurde. Anders als die äquivalenten Proteine bei α- und β-Herpesviren wurden ORF61-Aggregate nicht in nennenswertem Maße durch Autophagie abgebaut. Eine weiterführende strukturelle Charakterisierung mittels korrelativer Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) zeigte, dass die ORF61-Aggregate in infizierten Zellen aus Filamentbündeln bestanden, im Gegensatz zu den eher globulären Aggregaten, die für ihr MCMV-Homolog charakteristisch sind. Während der lytischen KSHV-Infektion verlagerte das ORF61-Protein den nukleären A3B auf IPAM-abhängige Weise in zytoplasmatische Aggregate, um das replizierende virale Genom zu schützen. Eine KSHV IPAM-Mutante, die A3B nicht umverteilen konnte, zeigte eine erhöhte A3B-vermittelte Deaminierung des Genoms sowie verminderte Virustiter im Vergleich zum Ursprungsvirus. Im Gegensatz dazu sequestrierte MHV-68 ORF61 weder menschliche noch murine APOBEC3-Proteine, was darauf hindeutet, dass es auf andere Interaktionspartner abzielt. In ihrer Gesamtheit zeigen die Ergebnisse, dass die R1-Proteine von KSHV und MHV-68 filamentöse, IPAM-abhängige Aggregate in infizierten Zellen bilden, um zelluläre Zielproteine wie APOBEC3B zu binden und zu neutralisieren.
The large dsDNA genomes of herpesviruses contain up to 200 open reading frames (ORFs) that encode a vast array of proteins, many of which are homologous to cellular enzymes. The viral ribonucleotide reductase (RNR) normally plays a role in deoxyribonucleoside triphosphate (dNTP) synthesis, but several herpesviruses have repurposed the RNR catalytic large subunit (R1) to counteract the host immune response. Murine cytomegalovirus (MCMV), a mouse β-herpesvirus, uses its R1 protein M45 to sequester host immune mediators in cytoplasmic dot-like aggregates that are subsequently degraded via selective autophagy. This mechanism relies on a conserved C-terminal Induced Protein Aggregation Motif (IPAM) that is found in R1 proteins across all herpesvirus subfamilies. A similar strategy is employed by the human α-herpesvirus herpes simplex virus type 1 (HSV-1) to evade host immunity. In the γ-herpesvirus subfamily, Epstein-Barr virus (EBV) utilizes its R1 protein to bind and relocalize the cellular mutagenic cytosine deaminase APOBEC3B (A3B) from the nucleus to the cytoplasm. However, whether R1-dependent A3B targeting is a conserved feature in γ-herpesvirus infection, and whether it involves IPAM-dependent aggregation, remains unexplored. The present study aimed to investigate the R1 protein ORF61 of the human γ-herpesvirus Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) and the related murine gammaherpesvirus 68 (MHV-68). Both proteins form aggregates, as shown by fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) of fluorescently labeled R1 fusion proteins. Unlike their α- and β-herpesvirus counterparts, ORF61 aggregates were not substantially degraded by autophagy. Further structural characterization by correlative light and electron microscopy (CLEM) revealed that the ORF61 aggregates in infected cells were composed of filament bundles, in contrast to the more globular aggregates characteristic of their MCMV homolog. During lytic KSHV infection, the ORF61 protein relocalized nuclear A3B to cytoplasmic aggregates in an IPAM-dependent manner to protect the replicating viral genome. An IPAM mutant KSHV, that failed to redistribute A3B, displayed increased A3B-mediated genome deamination and reduced viral titers compared to the parental virus. In contrast, MHV-68 ORF61 did not sequester human or mouse APOBEC3 proteins, suggesting that it engages different targets. Taken together, the results show that KSHV and MHV-68 R1 proteins form filamentous, IPAM-dependent aggregates in infected cells to sequester and neutralize cellular targets proteins, such as APOBEC3B.