ネコ免疫不全ウイルスの希少なミリストイル化シグナルの構造と機構の研究

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J. Mol. Biol..2020 Jun;432(14):4076-4091. S0022-2836(20)30349-1. doi: 10.1016/j.jmb.2020.05.008.Epub 2020-05-19.

ネコ免疫不全ウイルスの希少なミリストイル化シグナルの構造と機構の研究

Structural and Mechanistic Studies of the Rare Myristoylation Signal of the Feline Immunodeficiency Virus.

Janae B Brown
Holly R Summers
Lola A Brown
Jan Marchant
Paige N Canova
Colin T O'Hern
Sophia T Abbott
Constance Nyaunu
Simon Maxwell
Talayah Johnson
Morgan B Moser
Sherimay D Ablan
Hannah Carter
Eric O Freed
Michael F Summers

PMID: 32442659 PMCID: PMC7316625. DOI: 10.1016/j.jmb.2020.05.008.

抄録

すべてのレトロウイルスは、N末端マトリックスドメイン（MA）を含むGagポリタンパク質をコードしており、このドメインはGagを細胞膜に固定し、エンベロープ糖タンパク質をウイルスの集合部位にリクルートする。ＨＩＶ-１および他のほとんどのレンチウイルスのＧａｇタンパク質による膜結合は、コンセンサス配列を有する６残基の「ミリストイル化シグナル」を認識する宿主Ｎ-ミリストイル転移酵素（ＮＭＴ）によるＭＡのＮ末端ミリストイル化に依存している。MGXXX[ST]。原因不明のために、家猫および野生猫の両方に感染するネコ免疫不全ウイルス（FIV）は、その宿主または他の哺乳類によって利用されないコンセンサス配列ではないミリストイル化配列をコードしている（最も一般的には：MGNGQG）。この配列の進化的基盤を探るために、我々は、ネイティブFIVのMAの構造、ダイナミクス、およびミリストイル化特性を、コンセンサスのあるネコのミリストイル化モチーフ（MA）を含む変異タンパク質と比較し、ウイルスの組み立ておよび感染拡大をサポートする能力に対するMA変異の影響を調べた。予期せぬことに、共発現させた哺乳類NMTによる大腸菌におけるMAのミリストイル化効率は、野生型タンパク質と比較して70%程度低下した。NMR研究の結果、N末端のミリストイル化シグナルの残基は、ネイティブタンパク質では完全に露出して移動しているが、MAキメラでは部分的に隔離されていることが明らかになった。対照的に、ウイルスアセンブリの研究では、MA変異はウイルスアセンブリには影響を与えないが、ネコの腎臓細胞ではウイルスの拡散を防ぐことが示されている。これらの知見は、FIVのミリストイル化配列の残基が、NMT認識とGag膜結合を超えて複製に役割を果たしていることを示している。

All retroviruses encode a Gag polyprotein containing an N-terminal matrix domain (MA) that anchors Gag to the plasma membrane and recruits envelope glycoproteins to virus assembly sites. Membrane binding by the Gag protein of HIV-1 and most other lentiviruses is dependent on N-terminal myristoylation of MA by host N-myristoyltransferase enzymes (NMTs), which recognize a six-residue "myristoylation signal" with consensus sequence: MGXXX[ST]. For unknown reasons, the feline immunodeficiency virus (FIV), which infects both domestic and wild cats, encodes a non-consensus myristoylation sequence not utilized by its host or by other mammals (most commonly: MGNGQG). To explore the evolutionary basis for this sequence, we compared the structure, dynamics, and myristoylation properties of native FIV MA with a mutant protein containing a consensus feline myristoylation motif (MA) and examined the impact of MA mutations on virus assembly and ability to support spreading infection. Unexpectedly, myristoylation efficiency of MA in Escherichia coli by co-expressed mammalian NMT was reduced by ~70% compared to the wild-type protein. NMR studies revealed that residues of the N-terminal myristoylation signal are fully exposed and mobile in the native protein but partially sequestered in the MA chimera, suggesting that the unusual FIV sequence is conserved to promote exposure and efficient myristoylation of the MA N terminus. In contrast, virus assembly studies indicate that the MA mutation does not affect virus assembly, but does prevent virus spread, in feline kidney cells. Our findings indicate that residues of the FIV myristoylation sequence play roles in replication beyond NMT recognition and Gag-membrane binding.