エボラウイルスVP24タンパク質のSUMOによる制御

Regulation of the Ebola Virus VP24 Protein by SUMO.

• Santiago Vidal
• Ahmed El Motiam
• Rocío Seoane
• Viktorija Preitakaite
• Yanis Hichem Bouzaher
• Sergio Gómez-Medina
• Carmen San Martín
• Dolores Rodríguez
• María Teresa Rejas
• Maite Baz-Martínez
• Rosa Barrio
• James D Sutherland
• Manuel S Rodríguez
• César Muñoz-Fontela
• Carmen Rivas

抄録

いくつかのウイルスは、ユビキチンまたはユビキチン様タンパク質の共役を利用して、自身の複製を強化する。その一例がエボラウイルスであり、エボラウイルスは、これらの修飾経路を利用してウイルスタンパク質VP40とVP35を調節し、宿主の防御に対抗するための戦略を進化させてきた。ここでは、エボラウイルスがユビキチン経路とSUMO経路を利用する新しいメカニズムを示している。また、エボラウイルスのマイナーマトリックスタンパク質VP24がSUMOの標的であることを明らかにした。SUMOイル化欠損型VP24変異体の解析により、タイプIインターフェロン（IFN）経路を阻害し、IFN媒介のSTAT1核転座を阻害する能力が低下し、カリオフェリン5との相互作用が弱く、安定性が著しく低下していることが明らかになった。また、グルタチオン転移酵素（GST）プルダウンアッセイを用いて、VP24はSIMドメインを介して非共有結合的にSUMOと相互作用していることを明らかにした。VP24におけるSIMドメインの変異は、IFN経路をダウンモジュレートするためのタンパク質の完全な不能とタンパク質の単量化をもたらした。我々は、SUMO脱ユビキチン化酵素ユビキチン特異的処理プロテアーゼ7（USP7）をVP24のユビキチン化のインタラクターおよびネガティブモジュレーターとして同定した。最後に、我々は、VP24の1つのユビキチン化部位の変異が、ウイルスタンパク質のIFN調節活性を増強し、IFN媒介のSTAT1核内転座をブロックするその能力を示し、VP24のユビキチン化がVP24活性のネガティブな調節因子であることを指摘している。以上の結果から、SUMOはVP24と相互作用し、USP7を介した脱ユビキチン化を促進し、ウイルスタンパク質によって媒介される自然免疫応答の阻害に重要な役割を果たしていることが示された。エボラウイルスVP24タンパク質は、宿主の自然免疫応答からのウイルスの脱出に重要な役割を果たしている。そのため、VP24の活性を調節する分子機構を解読することは、治療に適した潜在的な標的を同定するために有用であると考えられます。ここで、我々はVP24の新規な相互作用因子および調節因子として、USP7、SUMO、ユビキチンという細胞タンパク質を同定した。これらの相互作用は、エボラウイルスの複製を調節する能力を持つ新しい抗ウイルス薬を設計するための新たな標的となる可能性がある。

Some viruses take advantage of conjugation of ubiquitin or ubiquitin-like proteins to enhance their own replication. One example is Ebola virus, which has evolved strategies to utilize these modification pathways to regulate the viral proteins VP40 and VP35 and to counteract the host defenses. Here, we show a novel mechanism by which Ebola virus exploits the ubiquitin and SUMO pathways. Our data reveal that minor matrix protein VP24 of Ebola virus is a bona fide SUMO target. Analysis of a SUMOylation-defective VP24 mutant revealed a reduced ability to block the type I interferon (IFN) pathway and to inhibit IFN-mediated STAT1 nuclear translocation, exhibiting a weaker interaction with karyopherin 5 and significantly diminished stability. Using glutathione -transferase (GST) pulldown assay, we found that VP24 also interacts with SUMO in a noncovalent manner through a SIM domain. Mutation of the SIM domain in VP24 resulted in a complete inability of the protein to downmodulate the IFN pathway and in the monoubiquitination of the protein. We identified SUMO deubiquitinating enzyme ubiquitin-specific-processing protease 7 (USP7) as an interactor and a negative modulator of VP24 ubiquitination. Finally, we show that mutation of one ubiquitination site in VP24 potentiates the IFN modulatory activity of the viral protein and its ability to block IFN-mediated STAT1 nuclear translocation, pointing to the ubiquitination of VP24 as a negative modulator of the VP24 activity. Altogether, these results indicate that SUMO interacts with VP24 and promotes its USP7-mediated deubiquitination, playing a key role in the interference with the innate immune response mediated by the viral protein. The Ebola virus VP24 protein plays a critical role in escape of the virus from the host innate immune response. Therefore, deciphering the molecular mechanisms modulating VP24 activity may be useful to identify potential targets amenable to therapeutics. Here, we identify the cellular proteins USP7, SUMO, and ubiquitin as novel interactors and regulators of VP24. These interactions may represent novel potential targets to design new antivirals with the ability to modulate Ebola virus replication.

Copyright © 2019 American Society for Microbiology.