ウイルス性インターロイキン-6の相互作用とシグナル伝達がヒトヘルペスウイルス8の生産的複製に及ぼす影響の遺伝学的解析

Genetic Analyses of Contributions of Viral Interleukin-6 Interactions and Signaling to Human Herpesvirus 8 Productive Replication.

• Qian Li
• Qiwang Xiang
• Daming Chen
• John Nicholas

抄録

ヒトヘルペスウイルス8（HHV-8）ウイルス性インターロイキン-6（vIL-6）は、分泌が悪く、主に小胞体（ER）に局在するサイトカインである。vIL-6は、vIL-6やヒトIL-6（hIL-6）などの炎症性サイトカインの全身的な上昇を伴うMCD関連疾患に加えて、他の高病原性の炎症性および／または血管新生性ウイルスタンパク質とともに、高病原性カポジ肉腫、原発性滲出液リンパ腫（PEL）、多中心性キャッスルマン病（MCD）にも関与しています。これらの疾患では、ウイルスの潜伏に加えて、リンパ性（生産性）複製が重要な役割を果たしていると考えられています。vIL-6の産生的複製活性はPELや内皮細胞において実験的に確認されているが、異なるvIL-6相互作用の相対的な寄与は確立されていない。ｖＩＬ-６とＩＬ-６シグナル変換器ｇｐ１３０との生産的な相互作用は、ＥＲ内で起こり得るが、ｖＩＬ-６はまた、ビタミンＫエポキシド還元酵素複合体サブユニット１バリアント-２（ＶＫＯＲＣ１ｖ２）、カルネキシン、およびＶＫＯＲＣ１ｖ２-およびカルネキシン関連タンパク質ＵＤＰ-グルコースと呼ばれる非シグナリング受容体とＥＲ内で相互作用している。糖タンパク質グルコシルトランスフェラーゼ1(UGGT1)とグルコシダーゼII(GlucII)。ここでは、相互作用が変化したvIL-6変異体の系統的な特徴付けと、選択された変異体を発現する組換えウイルスの溶菌表現型について報告する。その結果、vIL-6とgp130を介したER局在活性がiSLK（誘導性上皮細胞）での複製に重要であること、vIL-6とVKORC1v2、GlucII、UGGT1との相互作用が検出できないこと、vIL-6やhIL-6による細胞外シグナル伝達の直接的な効果が不十分であることが明らかになった。これらの知見は、遺伝学的手法を用いて得られたものであり、これまでのvIL-6活性の解析を補完し、拡張したものである。ヒトヘルペスウイルス8（HHV-8）をコードするウイルス性インターロイキン-6（vIL-6）は、最初に同定されたウイルス性IL-6ホモログであった。実験的および臨床的な証拠は、vIL-6がHHV-8関連の内皮およびB細胞病理（AIDS関連カポジ肉腫や多中心性キャッスルマン病など）の発症および/または進行に重要であることを示唆している。このタンパク質は、細胞からの分泌が少なく、細胞内での活性が低いという点で特異的であり、IL-6シグナル変換器であるgp130を超える多くのタンパク質と直接または間接的に相互作用し、小胞体内での相互作用を介して活性を媒介することができる。ここでは、タンパク質相互作用とシグナル伝達活性に関して、vIL-6の変異体の特徴を明らかにし、その変異体を発現するHHV-8変異ウイルスを表現型解析に利用した。その結果、HHV-8の生産的複製におけるvIL-6の重要性と、個々のvIL-6-タンパク質相互作用がHHV-8の溶解生物学に及ぼす影響を明らかにした。本研究は、vIL-6の生物学的意義とそのユニークな細胞内相互作用についての理解を深めるものである。

Human herpesvirus 8 (HHV-8) viral interleukin-6 (vIL-6) is a cytokine that is poorly secreted and largely localized to the endoplasmic reticulum (ER). It has been implicated, along with other HHV-8 pro-inflammatory and/or angiogenic viral proteins, in HHV-8-associated Kaposi's sarcoma, primary effusion lymphoma (PEL), and multicentric Castleman's disease (MCD), in addition to an MCD-related disorder involving systemic elevation of pro-inflammatory cytokines, including vIL-6 and human IL-6 (hIL-6). In these diseases, lytic (productive) replication, in addition to viral latency, is believed to play a critical role. Pro-replication activity of vIL-6 has been identified experimentally in PEL and endothelial cells, but the relative contributions of different vIL-6 interactions have not been established. Productive interactions of vIL-6 with the IL-6 signal transducer, gp130, can occur within the ER, but vIL-6 also interacts in the ER with a non-signaling receptor called vitamin K epoxide reductase complex subunit 1 variant-2 (VKORC1v2), calnexin, and VKORC1v2- and calnexin-associated proteins UDP-glucose:glycoprotein glucosyltransferase 1 (UGGT1) and glucosidase II (GlucII). Here, we report the systematic characterization of interaction-altered vIL-6 variants and the lytic phenotypes of recombinant viruses expressing selected variants. Our data identify the critical importance of vIL-6 and its ER-localized activity via gp130 to productive replication in iSLK (inducible epithelial) cells, absence of detectable involvement of vIL-6 interactions with VKORC1v2, GlucII or UGGT1, and the insufficiency and lack of direct contributory effects of extracellular signaling by vIL-6 or hIL-6. These findings, obtained through genetics-based approaches, complement and extend previous analyses of vIL-6 activity. Human herpesvirus 8 (HHV-8)-encoded viral interleukin-6 (vIL-6) was the first viral IL-6 homologue to be identified. Experimental and clinical evidence suggests that vIL-6 is important for the onset and/or progression of HHV-8-associated endothelial- and B-cell pathologies, including AIDS-associated Kaposi's sarcoma and multicentric Castleman's disease. The protein is unusual in its poor secretion from cells and its intracellular activity; it interacts, directly or indirectly, with a number of proteins beyond the IL-6 signal transducer, gp130, and can mediate activities through these interactions in the endoplasmic reticulum. Here, we characterize with respect to protein interactions and signal transducing activity a panel of vIL-6 variants and utilize HHV-8 mutant viruses expressing selected variants in phenotypic analyses. Our findings establish the importance of vIL-6 in HHV-8 productive replication and the contributions of individual vIL-6-protein interactions to HHV-8 lytic biology. This work furthers understanding of the biological significance of vIL-6 and its unique intracellular interactions.

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