リボソームタンパク質L13はヘリカーゼDDX3依存性で口蹄疫ウイルスのIRES駆動翻訳を促進する

Ribosomal Protein L13 Promotes IRES-Driven Translation of Foot-and-Mouth Disease Virus in a Helicase DDX3-Dependent Manner.

• Shichong Han
• Shiqi Sun
• Pinghua Li
• Qun Liu
• Zhihui Zhang
• Hu Dong
• Mengmeng Sun
• Wenxue Wu
• Xiaojia Wang
• Huichen Guo

抄録

内部リボソームエントリーサイト（IRES）駆動翻訳は、ポジティブセンス一本鎖RNAウイルスの間では、宿主細胞が必要とする5'キャップ構造を回避するための一般的な戦略である。本研究では、口蹄疫ウイルス（FMDV）のIRES駆動翻訳の重要な制御因子としてリボソームタンパク質L13（RPL13）を同定したが、細胞内のグローバルな翻訳には必須ではないことを明らかにした。RPL13は、セネカバレーウイルス（SVV）および古典的豚熱ウイルス（CSFV）の翻訳および感染の決定因子でもあり、このことは、その機能が無関係なIRES含有ウイルスにおいても保存されている可能性を示唆している。さらに、DEADボックスヘリカーゼDDX3の枯渇はRPL13とFMDV IRESとの結合を阻害し、RPL13発現の低下はDDX3がIRES駆動翻訳を直接促進する能力を損なうことを示した。DDX3はRPL13と協力して、ウイルスmRNAの最適な翻訳開始のための80Sリボソームの組み立てをサポートしている。最後に、DDX3が真核生物の翻訳開始因子eIF3サブユニットeとjのウイルスIRESへのリクルートに影響を与えることを明らかにした。この研究は、DDX3とeIF3e/jの間に初めての関連性を示し、ウイルスIRES依存性翻訳の調節におけるRPL13の役割を認識させるものである。これまで明らかにされていなかったこのプロセスは、選択的なmRNA翻訳に関与している可能性があります。これまでのエビデンスの蓄積により、ラージ60Sサブユニットに属するリボソームタンパク質（RP）が特定のmRNAの選択的翻訳を制御する役割を果たしていることが明らかになってきました。このプロセスにおけるラージサブユニットRPの翻訳特異性は、ペプチド結合形成触媒の役割を考えると、示唆に富むものである。本研究では、リボソームタンパク質L13(RPL13)がFMDV感染時のIRES駆動翻訳の重要な制御因子であることを明らかにした。我々の研究は、FMDVのIRESがRPL13を認識するヘリカーゼDDX3をリクルートし、eIF3eとeIF3jの助けを借りてIRES駆動の翻訳を促進するというモデルを支持するものである。IRESが媒介する翻訳開始を取り巻くこれらの特異的な相互作用をよりよく理解することは、ウイルスmRNAの選択的翻訳、ひいてはウイルス感染の効果的な予防法の開発に重要な意味を持つと考えられます。

Internal ribosome entry site (IRES)-driven translation is a common strategy among positive-sense, single-stranded RNA viruses for bypassing the host cell requirement of a 5' cap structure. In the current study, we identified the ribosomal protein L13 (RPL13) as a critical regulator of IRES-driven translation of foot-and-mouth disease virus (FMDV) but found that it is not essential for cellular global translation. RPL13 is also a determinant for translation and infection of Seneca Valley virus (SVV) and classical swine fever virus (CSFV), and this suggests that its function may also be conserved in unrelated IRES-containing viruses. We further showed that depletion of DEAD box helicase DDX3 disrupts binding of RPL13 to the FMDV IRES, whereas the reduction in RPL13 expression impairs the ability of DDX3 to promote IRES-driven translation directly. DDX3 cooperates with RPL13 to support the assembly of 80S ribosomes for optimal translation initiation of viral mRNA. Finally, we demonstrated that DDX3 affects the recruitment of the eukaryotic initiation factor eIF3 subunits e and j to the viral IRES. This work provides the first connection between DDX3 and eIF3e/j and recognition of the role of RPL13 in modulating viral IRES-dependent translation. This previously uncharacterized process may be involved in selective mRNA translation. Accumulating evidence has unveiled the roles of ribosomal proteins (RPs) belonging to the large 60S subunit in regulating selective translation of specific mRNAs. The translation specificity of the large-subunit RPs in this process is thought provoking, given the role they play canonically in catalyzing peptide bond formation. Here, we have identified the ribosomal protein L13 (RPL13) as a critical regulator of IRES-driven translation during FMDV infection. Our study supports a model whereby the FMDV IRESs recruit helicase DDX3 recognizing RPL13 to facilitate IRES-driven translation, with the assistance of eIF3e and eIF3j. A better understanding of these specific interactions surrounding IRES-mediated translation initiation could have important implications for the selective translation of viral mRNA and thus for the development of effective prevention of viral infection.

Copyright © 2020 American Society for Microbiology.