フォウルポックスウイルスは、プロアポトーシスタンパク質Bakとの相互作用を介してアポトーシス死から細胞を保護するBcl-2ホモログをコードしています

Fowlpox virus encodes a Bcl-2 homologue that protects cells from apoptotic death through interaction with the proapoptotic protein Bak.

• Logan Banadyga
• Jenna Gerig
• Tara Stewart
• Michele Barry

抄録

ポキソウイルスは、強力な免疫防御を損なうことができる多数の免疫調節タンパク質をコードしていることで知られている。感染に対する効果的な障壁の一つはアポトーシスであり、高度に保存されているBcl-2ファミリーのタンパク質のプロおよび抗アポトーシスメンバーによってミトコンドリアで制御されるプロセスである。ポキソウイルスは、アポトーシスの効果的な阻害剤の配列をコードすることが知られているが、フォウルポキソウイルスを含むアビポキソウイルス属のメンバーは、Bcl-2の相同性を持つタンパク質をコードしている。ここでは、限られたBcl-2相同性を有するフォウルポックスウイルスタンパク質であるFPV039が、ウイルス感染自体を含む様々な細胞毒性刺激に応答してアポトーシスを阻害することを示している。他の抗アポトーシスBcl-2タンパク質と同様に、FPV039はヒトとニワトリの両方の細胞のミトコンドリアに優勢に局在し、腫瘍壊死因子アルファによるミトコンドリア膜電位の喪失からヒト細胞を保護した。さらに、共沈法により、FPV039はヒトおよびニワトリ細胞の両方において、プロアポトーシスBcl-2タンパク質であるBakと特異的に相互作用することが明らかになった。同調して、FPV039はまた、Bakの一過性の過剰発現によって誘導されるアポトーシスを抑制した。ウイルス感染の文脈でこれらの結果を確認するために、我々は、ワクシニアウイルスの内因性アポトーシス阻害剤であるF1Lを欠いた組換えワクシニアウイルスを生成し、FPV039を発現させた。ワクシニアウイルス感染の文脈では、FPV039はミトコンドリアに局在する能力を保持し、Bakと相互作用した。さらに、FPV039はBakの活性化を防ぎ、スタウロスポリンとウイルス感染によって誘導されるアポトーシスから感染細胞を保護した。これらのデータを合わせると、FPV039は、プロアポトーシスを起こすBcl-2ファミリーメンバーBakを中和することでアポトーシスを抑制する機能的なBcl-2ホモログであることが示された。

Poxviruses are renowned for encoding numerous immunomodulatory proteins capable of undermining potent immune defenses. One effective barrier against infection is apoptosis, a process controlled at the mitochondria by pro- and antiapoptotic members of the highly conserved Bcl-2 family of proteins. Although poxviruses are known to encode an array of effective inhibitors of apoptosis, members of the Avipoxvirus genus, which includes fowlpox virus, encode proteins with Bcl-2 homology. Here, we show that FPV039, a fowlpox virus protein with limited Bcl-2 homology, inhibited apoptosis in response to a variety of cytotoxic stimuli, including virus infection itself. Similar to other antiapoptotic Bcl-2 proteins, FPV039 localized predominantly to the mitochondria in both human and chicken cells and protected human cells from tumor necrosis factor alpha-induced loss of the mitochondrial membrane potential. In addition, coimmunoprecipitation revealed that FPV039 interacted constitutively with the proapoptotic Bcl-2 protein, Bak, in both human and chicken cells. Concordantly, FPV039 also inhibited apoptosis induced by the transient overexpression of Bak. To confirm these results in the context of virus infection, we generated a recombinant vaccinia virus lacking F1L, the endogenous apoptotic inhibitor in vaccinia virus, and expressing FPV039. In the context of vaccinia virus infection, FPV039 retained the ability to localize to the mitochondria and interacted with Bak. Moreover, FPV039 prevented the activation of Bak and protected infected cells from apoptosis induced by staurosporine and virus infection. Together, our data indicate that FPV039 is a functional Bcl-2 homologue that inhibits apoptosis by neutralizing the proapoptotic Bcl-2 family member Bak.