Ubiquitination during infection with Mouse Adenovirus

小鼠腺病毒感染过程中的泛素化

基本信息

  • 批准号:
    10152932
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-03-04 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Viruses exert an extensive network of dynamic interactions with host components to promote infection by dismantling cellular intrinsic and innate defenses. A central arm of viral takeover of cellular processes relies on viral exploitation of the cellular ubiquitin system to induce degradation of host factors. However, there is a gap in our understanding of the molecular mechanisms by which ubiquitin is harnessed by viral proteins. Here we propose a cross-species comparison of the human and mouse adenovirus systems to explore how viruses subvert host defenses via ubiquitin. Human adenovirus 5 (HAd5) is a prominent nuclear-replicating DNA virus that redirects cellular Cullin E3 ubiquitin ligase activity via complex formation with two viral early proteins (E1B55K and E4orf6). We recently developed a proteomics approach to define host proteins ubiquitinated when the HAd5 E1B55K/E4orf6 complex is expressed. By combining our ubiquitome analysis with whole cell proteomics, we were able to define which substrates are ubiquitinated and which are subsequently degraded as a result of the E1B55K/E4orf6 complex. The strict species-specificity of adenovirus infection limits our ability to study HAd in its natural host, but mouse adenovirus type 1 (MAV-1) provides an alternative tractable system. Based on genetic similarities, MAV-1 is thought to encode orthologs (mE1B55K and mE4orf6) to the HAd5 complex, and these proteins are presumed to redirect cellular ubiquitin in a parallel fashion. We have applied our proteomics pipeline to MAV-1 infected cells, and used global ubiquitin-profiling to identify proteins modified and degraded by the virus. Distinct from HAd5, we discovered that MAV-1 uniquely facilitates degradation of several canonical and non-canonical proteins involved in nucleic acid sensing and antiviral interferon signaling, including PKR and STING. Contrary to the prevailing dogma of how the HAd5 E1B55K/E4orf6 complex employs the E1B55K component to select ubiquitination substrates, we surprisingly discovered that mE4orf6 is sufficient to reduce abundance of the antiviral RNA sensor PKR in a proteasome- and Cullin- dependent manner, independent of mE1B55K. These findings collectively suggest divergence in the composition, mechanisms of assembly, and substrate selectivity between the HAd5 and MAV-1 directed E3 ligases. An overarching implication is that the MAV-1 and HAd5 complex exploit ubiquitin in different ways to counteract intrinsic and innate immune responses. In Aim 1 we will leverage a multidisciplinary, quantitative proteomics approach to systematically define the endogenous cellular ubiquitin substrates and associated pathways targeted during MAV-1 infection. We will also determine the functional consequences of substrate ubiquitination during infection. In Aim 2 we will establish the composition, and mechanisms of substrate selection for the MAV-1 directed E3 ligase complex and compare to HAd5. Results of our cross-species comparisons will provide insights into both core principles and distinct strategies that govern how adenoviruses exploit cellular ubiquitin to dismantle host defenses and facilitate viral pathogenesis.
项目概要 病毒与宿主成分发挥广泛的动态相互作用网络,通过以下方式促进感染: 拆除细胞内在和先天的防御。病毒接管细胞过程的中心臂依赖于 病毒利用细胞泛素系统诱导宿主因子降解。然而,还有一个差距 帮助我们了解病毒蛋白利用泛素的分子机制。在这里我们 提出对人类和小鼠腺病毒系统进行跨物种比较,以探索病毒如何 通过泛素破坏宿主防御。人类腺病毒 5 (HAd5) 是一种重要的核复制 DNA 病毒 通过与两种病毒早期蛋白形成复合物来重定向细胞 Cullin E3 泛素连接酶活性 (E1B55K 和 E4orf6)。我们最近开发了一种蛋白质组学方法来定义泛素化的宿主蛋白 表达 HAd5 E1B55K/E4orf6 复合物。通过将我们的泛素组分析与全细胞相结合 通过蛋白质组学,我们能够定义哪些底物被泛素化,哪些底物随后被降解为 E1B55K/E4orf6 复合体的结果。腺病毒感染的严格物种特异性限制了我们的能力 研究自然宿主中的 HAd,但小鼠 1 型腺病毒 (MAV-1) 提供了另一种易于处理的系统。 基于遗传相似性,MAV-1 被认为编码 HAd5 的直向同源物(mE1B55K 和 mE4orf6) 复杂,并且这些蛋白质被认为以平行的方式重定向细胞泛素。我们已经申请了 我们针对 MAV-1 感染细胞的蛋白质组学流程,并使用全局泛素分析来识别修饰的蛋白质 并被病毒降解。与 HAd5 不同,我们发现 MAV-1 独特地促进了 几种参与核酸传感和抗病毒干扰素信号传导的经典和非经典蛋白质, 包括 PKR 和 STING。与 HAd5 E1B55K/E4orf6 复合体如何使用的流行教条相反 E1B55K组件来选择泛素化底物,我们惊讶地发现mE4orf6就足够了 以蛋白酶体和 Cullin 依赖性方式减少抗病毒 RNA 传感器 PKR 的丰度, 独立于 mE1B55K。这些发现共同表明,其组成和机制存在差异。 HAd5 和 MAV-1 定向 E3 连接酶之间的组装和底物选择性。一个总体的 这意味着 MAV-1 和 HAd5 复合物以不同的方式利用泛素来抵消内在和 先天免疫反应。在目标 1 中,我们将利用多学科、定量蛋白质组学方法 系统地定义了内源性细胞泛素底物和相关的靶向途径 MAV-1 感染。我们还将确定感染过程中底物泛素化的功能后果。 在目标 2 中,我们将建立 MAV-1 定向 E3 的组成和底物选择机制 连接酶复合物并与 HAd5 进行比较。我们的跨物种比较的结果将提供对两者的见解 控制腺病毒如何利用细胞泛素来摧毁宿主的核心原则和独特策略 防御并促进病毒发病机制。

项目成果

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