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FIV gp36 C末端ヘプタドリピートと膜近位外部領域のNMR構造
NMR Structure of the FIV gp36 C-Terminal Heptad Repeat and Membrane-Proximal External Region.
PMID: 32188158 PMCID: PMC7139756. DOI: 10.3390/ijms21062037.
抄録
猫の免疫不全症候群を引き起こすレンチウイルスであるネコ免疫不全ウイルス（FIV）は、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）のプレスクリーニング治療のモデルとして注目されている。FIVのエンベロープ糖タンパク質gp36とHIVのgp41は、ウイルスと宿主細胞膜との融合を媒介している。これらのエンベロープ糖タンパク質は、C末端領域にTrp-rich membran-proximal external region (MPER)とC末端ヘプタドリピート(CHR)を含む共通の構造的枠組みを持っています。MPERはgp36が脂質膜上に正しく配置されるために不可欠であり、CHRはウイルスエンベロープと細胞膜との融合に必要な低エネルギーの6つのらせんバンドル（6HB）の安定化に不可欠である。gp36の構造データは不明であり、異なるレンチウイルスのMPER構造のいくつかの側面についてはまだ議論されていない。本研究では、MPERとCHRドメインの一部を含むgp36構造体（gp36 CHR-MPER）の構造解析を行った。本研究では、ドデシルホスホコリン(DPC)とドデシル硫酸ナトリウム(SDS)90/10 M:Mからなるミセルを用いて、NMRスペクトルを2次元及び3次元のホモ及びヘテロ核NMRスペクトルに変換し、その構造を解析した。また、2つのらせんは柔軟なループで連結されており、約43°の角度で配向を調節している。脂質膜上でのgp36 CHR-MPERの位置をスピンラベル強化NMRとESR分光を用いて調べた。別のスケールでは、共焦点顕微鏡イメージングを用いて、1,2-ジオロイロイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン/1,2-ジオロイロイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-（1'-rac-グリセロール）（DOPC/DOPG）マルチラメラ小胞（MLVs）に対するgp36 CHR-MPERの効果を調べた。この効果は、ウイルスエンベロープが宿主細胞膜と合流する際のMPERドメインの典型的な膜可塑化の役割を彷彿とさせるものである。
Feline immunodeficiency virus (FIV), a lentivirus causing an immunodeficiency syndrome in cats, represents a relevant model of pre-screening therapies for human immunodeficiency virus (HIV). The envelope glycoproteins gp36 in FIV and gp41 in HIV mediate the fusion of the virus with the host cell membrane. They have a common structural framework in the C-terminal region that includes a Trp-rich membrane-proximal external region (MPER) and a C-terminal heptad repeat (CHR). MPER is essential for the correct positioning of gp36 on the lipid membrane, whereas CHR is essential for the stabilization of the low-energy six-helical bundle (6HB) that is necessary for the fusion of the virus envelope with the cell membrane. Conformational data for gp36 are missing, and several aspects of the MPER structure of different lentiviruses are still debated. In the present work, we report the structural investigation of a gp36 construct that includes the MPER and part of the CHR domain (gp36 CHR-MPER). Using 2D and 3D homo and heteronuclear NMR spectra on N and C double-labelled samples, we solved the NMR structure in micelles composed of dodecyl phosphocholine (DPC) and sodium dodecyl sulfate (SDS) 90/10 M: M. The structure of gp36 CHR-MPER is characterized by a helix-turn-helix motif, with a regular α-helix and a moderately flexible 3 helix, characterizing the CHR and the MPER domains, respectively. The two helices are linked by a flexible loop regulating their orientation at a ~43° angle. We investigated the positioning of gp36 CHR-MPER on the lipid membrane using spin label-enhanced NMR and ESR spectroscopies. On a different scale, using confocal microscopy imaging, we studied the effect of gp36 CHR-MPER on 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine/1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'-rac-glycerol) (DOPC/DOPG) multilamellar vesicles (MLVs). This effect results in membrane budding and tubulation that is reminiscent of a membrane-plasticizing role that is typical of MPER domains during the event in which the virus envelope merges with the host cell membrane.