過剰発現したコイルドコイルドメイン含有タンパク質8（CCDC8）は、新たに合成されたHIV-1 Gagリソソーム分解を媒介する

Overexpressed coiled-coil domain containing protein 8 (CCDC8) mediates newly synthesized HIV-1 Gag lysosomal degradation.

• Xiangxiang Jiang
• Xiaopeng Jia
• Jinhuan Sun
• Chunxia Qi
• Lingling Lu
• Yanfeng Wang
• Lei Zhang
• Min Wei

抄録

通常、HIV-1は膜融合を介してCD4+細胞内に入り、新たに合成されたHIV-1ウイルスタンパク質が形質膜上で集合してウイルス粒子を形成し、芽を出します。これまでの研究では、宿主因子コイルドコイルドメイン含有タンパク質8（CCDC8）がHIV-1の産生を強力に阻害することを見出していましたが、そのメカニズムは明らかになっていませんでした。本研究では、CCDC8を過剰発現させると、正常なHIV-1産生過程が逆転し、新たに組み立てられたHIV-1 Gag粒子が芽生えずに細胞膜上でエンドサイト化されることを明らかにしました。CCDC8が介在するGagの細胞膜上での内包化の瞬間をライブセルイメージングシステムで捉えたところ、Gagのターンオーバーの速度は最大で1.53μm/sと、細胞膜上でのGagの組み立てよりもはるかに速いことがわかりました。Gagの内部化後は、細胞内のオルガネラ-リソソソームに蓄積して分解されるが、プロテアソーム、オートファゴソーム、小胞体、クラトリン、リサイクルエンドソームには蓄積しない。また、CCDC8は膜関連タンパク質であり、CCDC8のN末端は膜結合に非常に重要であり、Gagアセンブリの阻害にも重要である。CCDC8のC末端欠失は抗HIV-1効果にほとんど影響を与えない。さらに、CCDC8はアミノ酸スレオニンT87とセリンS261でリン酸化され、リジンK491でモノメチル化されている。T87A、S261A、K491Aのアラニン変異は、CCDC8の抗HIV活性に影響を与えない。結論として、CCDC8の過剰発現は、細胞質膜上で新たに組み立てられたHIV-1 Gag粒子をエンドサイト化し、リソソームで分解することができる。

Normally, HIV-1 enters into CD4+ cells through membrane fusion, and newly synthesized HIV-1 viral proteins assemble on the plasma membrane to form viral particles and bud out. In the previous study, we found host factor coiled-coil domain containing protein 8 (CCDC8) can strongly inhibit HIV-1 production, but the underline mechanism is not clear. Here we show that overexpression of CCDC8 reverses the normal HIV-1 production process, and causes newly assembled HIV-1 Gag particles to be endocytosed on the plasma membrane, rather than budding out. Live-cell imaging system captured the moment of CCDC8-mediated Gag internalization on the plasma membrane, and the speed of Gag turnover is up to 1.53 μm/s, much faster than Gag assembly on the plasma membrane. After Gag internalization, it accumulates in the cellular organelle-lysosome for degradation, but not proteasome, autophagosome, endoplasmic reticulum, clathrin or recycling endosome. In addition, CCDC8 is a membrane-associated protein, and N-terminal of CCDC8 is very important for membrane binding, and also important for inhibition of Gag assembly. C-terminal deletion of CCDC8 has a little effect on anti-HIV-1 effect. Moreover, CCDC8 is phosphorylated at amino acid threonine T87 and serine S261, and mono-methylated at lysine K491. Alanine mutations of T87A, S261A and K491A singly or in combination do not affect CCDC8 anti-HIV activity. In conclusion, overexpression of CCDC8 can cause newly assembled HIV-1 Gag particles on the plasma membrane to be endocytosed and degraded in lysosome.