Infectious bursal disease virus VP5 triggers host shutoff in a transcription-dependent manner
Creators
- Xinxin Niu1, 2
-
J. L. Han1, 2
-
Mengmeng Huang1, 2
-
Guodong Wang1, 2
-
Yulong Zhang1, 2
-
Wenying Zhang1, 2
-
Hannah Yu1, 2
-
Mengyi Xu1, 2
-
Kai Li1, 2, 3
-
Li Gao1, 2, 3
-
Suyan Wang1, 2, 3
- Yuntong Chen1, 2, 3
-
Hongyu Cui1, 2, 3
-
Yanping Zhang1, 2, 3
-
Changjun Liu1, 2, 3
-
Xiaomei Wang1, 3, 2
-
Yulong Gao1, 2, 3
-
Xiaoping Qi1, 2, 3
- 1. Harbin Veterinary Research Institute
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Yangzhou University
Description
Viruses have evolved intricate mechanisms to evade host antiviral responses and exploit cellular resources by manipulating the expression profile of host genes. During infection, viruses encode proteins with shutoff activity to globally inhibit host protein synthesis, which is an effective strategy for immune evasion. In this study, compelling evidence shows that infectious bursal disease virus (IBDV) infection triggers the suppression of host protein synthesis. Furthermore, using both in vitro and in vivo viral infection models, we have identified that IBDV specifically impedes the transcription of host genes via the shutoff activity of viral VP5, simultaneously conferring advantages to IBDV infection in these circumstances. The proposed mechanism suggests that VP5 competitively binds to RanBP1, disrupting the RanGDP/GTP gradient. This disruption interferes with cellular nucleocytoplasmic transport, impairing the nuclear import of proteins bearing nuclear localization signals. The nuclear transport of pivotal transcriptional regulatory factors, such as p65 and IFN regulatory factor 7, is also compromised, leading to the inhibition of pro-inflammatory cytokines and interferon expression. This newly discovered strategy employed by IBDV enables them to manipulate host gene expression, providing novel insights into how viruses evade host immune responses and establish infections.IMPORTANCEViruses manipulate host processes at various levels to regulate or evade both innate and adaptive immune responses, promoting self-survival and efficient transmission. The "host shutoff," a global suppression of host gene expression mediated by various viruses, is considered a critical mechanism for evading immunity. In this study, we have validated the presence of host shutoff during infectious bursal disease virus (IBDV) infection and additionally uncovered that the viral protein VP5 plays a pivotal role in inhibiting the overall synthesis of host proteins, including cytokines, through a transcription-dependent pathway. VP5 competitively binds with RanBP1, leading to disruption of the Ran protein cycle and consequently interfering with nucleocytoplasmic transport, which ultimately results in the suppression of host gene transcription. These findings unveil a novel strategy employed by IBDV to evade host innate immunity and rapidly establish infection. This study also suggests a novel supplement to understanding the pathway through which viruses inhibit host protein synthesis.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
طورت الفيروسات آليات معقدة للتهرب من الاستجابات المضيفة المضادة للفيروسات واستغلال الموارد الخلوية من خلال التلاعب بتعبير الجينات المضيفة. أثناء العدوى، تقوم الفيروسات بتشفير البروتينات مع نشاط الإغلاق لتثبيط تخليق البروتين المضيف على مستوى العالم، وهي استراتيجية فعالة للتهرب المناعي. في هذه الدراسة، تظهر أدلة دامغة أن عدوى فيروس مرض الجراب المعدي (IBDV) تؤدي إلى قمع تخليق البروتين المضيف. علاوة على ذلك، باستخدام كل من نماذج العدوى الفيروسية في المختبر وفي الجسم الحي، حددنا أن IBDV يعيق على وجه التحديد نسخ الجينات المضيفة عبر نشاط الإغلاق لـ VP5 الفيروسي، مما يمنح في الوقت نفسه مزايا لعدوى IBDV في هذه الظروف. تشير الآلية المقترحة إلى أن VP5 يرتبط بشكل تنافسي بـ RanBP1، مما يعطل تدرج RanGDP/GTP. يتداخل هذا الاضطراب مع نقل النواة الخلوية، مما يضعف الاستيراد النووي للبروتينات التي تحمل إشارات التوطين النووي. كما أن النقل النووي للعوامل التنظيمية المحورية للنسخ، مثل p65 والعامل التنظيمي IFN 7، معرض للخطر، مما يؤدي إلى تثبيط السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والتعبير عن الإنترفيرون. تمكنهم هذه الاستراتيجية المكتشفة حديثًا التي يستخدمها IBDV من التلاعب بالتعبير الجيني للمضيف، مما يوفر رؤى جديدة حول كيفية تهرب الفيروسات من الاستجابات المناعية للمضيف وإنشاء العدوى. تتلاعب الفيروسات بعمليات المضيف على مستويات مختلفة لتنظيم أو التهرب من كل من الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية، مما يعزز البقاء على قيد الحياة والانتقال الفعال. يعتبر "إغلاق المضيف"، وهو قمع عالمي للتعبير الجيني للمضيف بوساطة فيروسات مختلفة، آلية حاسمة للتهرب من المناعة. في هذه الدراسة، تحققنا من وجود إغلاق المضيف أثناء عدوى فيروس مرض الجراب المعدي (IBDV) وكشفنا بالإضافة إلى ذلك أن البروتين الفيروسي VP5 يلعب دورًا محوريًا في تثبيط التركيب الكلي للبروتينات المضيفة، بما في ذلك السيتوكينات، من خلال مسار يعتمد على النسخ. يرتبط VP5 بشكل تنافسي مع RanBP1، مما يؤدي إلى تعطيل دورة البروتين RAN وبالتالي التدخل في نقل البلازما النووية، مما يؤدي في النهاية إلى قمع نسخ الجينات المضيفة. تكشف هذه النتائج عن استراتيجية جديدة يستخدمها IBDV للتهرب من المناعة الفطرية للمضيف وإنشاء العدوى بسرعة. تقترح هذه الدراسة أيضًا ملحقًا جديدًا لفهم المسار الذي تمنع من خلاله الفيروسات تخليق البروتين المضيف.Translated Description (French)
Les virus ont développé des mécanismes complexes pour échapper aux réponses antivirales de l'hôte et exploiter les ressources cellulaires en manipulant le profil d'expression des gènes de l'hôte. Pendant l'infection, les virus codent des protéines avec une activité d'arrêt pour inhiber globalement la synthèse des protéines de l'hôte, ce qui est une stratégie efficace pour l'évasion immunitaire. Dans cette étude, des preuves convaincantes montrent que l'infection par le virus de la bursite infectieuse (IBDV) déclenche la suppression de la synthèse des protéines de l'hôte. De plus, en utilisant à la fois des modèles d'infection virale in vitro et in vivo, nous avons identifié que l'IBDV entrave spécifiquement la transcription des gènes hôtes via l'activité de coupure du VP5 viral, conférant simultanément des avantages à l'infection par l'IBDV dans ces circonstances. Le mécanisme proposé suggère que VP5 se lie de manière compétitive à RanBP1, perturbant le gradient RanGDP/GTP. Cette perturbation interfère avec le transport nucléocytoplasmique cellulaire, altérant l'importation nucléaire de protéines porteuses de signaux de localisation nucléaire. Le transport nucléaire des facteurs de régulation transcriptionnels essentiels, tels que p65 et le facteur de régulation IFN 7, est également compromis, conduisant à l'inhibition des cytokines pro-inflammatoires et de l'expression de l'interféron. Cette stratégie nouvellement découverte employée par IBDV leur permet de manipuler l'expression des gènes de l'hôte, fournissant de nouvelles informations sur la façon dont les virus évitent les réponses immunitaires de l'hôte et établissent les infections.IMPORTANCELes virus manipulent les processus de l'hôte à divers niveaux pour réguler ou échapper aux réponses immunitaires innées et adaptatives, favorisant l'autosurvie et la transmission efficace. Le « blocage de l'hôte », une suppression globale de l'expression du gène hôte médiée par divers virus, est considéré comme un mécanisme critique pour échapper à l'immunité. Dans cette étude, nous avons validé la présence de la fermeture de l'hôte lors de l'infection par le virus de la bursite infectieuse (IBDV) et avons également découvert que la protéine virale VP5 joue un rôle central dans l'inhibition de la synthèse globale des protéines hôtes, y compris les cytokines, par une voie dépendante de la transcription. VP5 se lie de manière compétitive à RanBP1, entraînant une perturbation du cycle de la protéine Ran et, par conséquent, une interférence avec le transport nucléocytoplasmique, ce qui entraîne finalement la suppression de la transcription du gène hôte. Ces résultats dévoilent une nouvelle stratégie employée par l'IBDV pour échapper à l'immunité innée de l'hôte et établir rapidement l'infection. Cette étude suggère également un nouveau supplément pour comprendre la voie par laquelle les virus inhibent la synthèse des protéines de l'hôte.Translated Description (Spanish)
Los virus han desarrollado mecanismos intrincados para evadir las respuestas antivirales del huésped y explotar los recursos celulares mediante la manipulación del perfil de expresión de los genes del huésped. Durante la infección, los virus codifican proteínas con actividad de corte para inhibir globalmente la síntesis de proteínas del huésped, que es una estrategia eficaz para la evasión inmunitaria. En este estudio, la evidencia convincente muestra que la infección por el virus de la bursitis infecciosa (IBDV) desencadena la supresión de la síntesis de proteínas del huésped. Además, utilizando modelos de infección viral tanto in vitro como in vivo, hemos identificado que el IBDV impide específicamente la transcripción de los genes del huésped a través de la actividad de corte de VP5 viral, confiriendo simultáneamente ventajas a la infección por IBDV en estas circunstancias. El mecanismo propuesto sugiere que VP5 se une competitivamente a RanBP1, interrumpiendo el gradiente RanGDP/GTP. Esta interrupción interfiere con el transporte nucleocitoplasmático celular, lo que perjudica la importación nuclear de proteínas que portan señales de localización nuclear. El transporte nuclear de factores reguladores transcripcionales fundamentales, como p65 y el factor regulador IFN 7, también se ve comprometido, lo que conduce a la inhibición de las citocinas proinflamatorias y la expresión de interferón. Esta estrategia recientemente descubierta empleada por el IBDV les permite manipular la expresión génica del huésped, proporcionando nuevos conocimientos sobre cómo los virus evaden las respuestas inmunitarias del huésped y establecen infecciones.IMPORTANCIALos virus manipulan los procesos del huésped en varios niveles para regular o evadir las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas, promoviendo la autosupervivencia y la transmisión eficiente. El "cierre del huésped", una supresión global de la expresión génica del huésped mediada por varios virus, se considera un mecanismo crítico para evadir la inmunidad. En este estudio, hemos validado la presencia de la interrupción del huésped durante la infección por el virus de la enfermedad bursal infecciosa (IBDV) y, además, hemos descubierto que la proteína viral VP5 desempeña un papel fundamental en la inhibición de la síntesis general de las proteínas del huésped, incluidas las citocinas, a través de una vía dependiente de la transcripción. VP5 se une competitivamente con RanBP1, lo que conduce a la interrupción del ciclo de la proteína Ran y, en consecuencia, interfiere con el transporte nucleocitoplasmático, lo que finalmente resulta en la supresión de la transcripción del gen del huésped. Estos hallazgos revelan una nueva estrategia empleada por el IBDV para evadir la inmunidad innata del huésped y establecer rápidamente la infección. Este estudio también sugiere un nuevo suplemento para comprender la vía a través de la cual los virus inhiben la síntesis de proteínas del huésped.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يؤدي فيروس مرض الجراب المعدي VP5 إلى إغلاق المضيف بطريقة تعتمد على النسخ
- Translated title (French)
- Le virus VP5 de la bursite infectieuse déclenche l'arrêt de l'hôte d'une manière dépendante de la transcription
- Translated title (Spanish)
- El virus de la enfermedad infecciosa de la bursitis VP5 desencadena el cierre del huésped de una manera dependiente de la transcripción
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391349211
- DOI
- 10.1128/mbio.03433-23
References
- https://openalex.org/W1876970059
- https://openalex.org/W1976829588
- https://openalex.org/W1979566886
- https://openalex.org/W1987678754
- https://openalex.org/W1988030095
- https://openalex.org/W1991692164
- https://openalex.org/W2001074096
- https://openalex.org/W2001788095
- https://openalex.org/W2025093374
- https://openalex.org/W2032533558
- https://openalex.org/W2050807285
- https://openalex.org/W2064540280
- https://openalex.org/W2066728093
- https://openalex.org/W2084486971
- https://openalex.org/W2087034526
- https://openalex.org/W2109326893
- https://openalex.org/W2129524345
- https://openalex.org/W2147263300
- https://openalex.org/W2166494447
- https://openalex.org/W2194394091
- https://openalex.org/W2328292833
- https://openalex.org/W2531940442
- https://openalex.org/W2578555837
- https://openalex.org/W2697918121
- https://openalex.org/W2765231623
- https://openalex.org/W2774278057
- https://openalex.org/W2808130319
- https://openalex.org/W2912630505
- https://openalex.org/W2951334271
- https://openalex.org/W2957602485
- https://openalex.org/W3019216192
- https://openalex.org/W3035189655
- https://openalex.org/W3039609329
- https://openalex.org/W3043427328
- https://openalex.org/W3083872269
- https://openalex.org/W3126082010
- https://openalex.org/W3141696819
- https://openalex.org/W3157411851
- https://openalex.org/W3197489959
- https://openalex.org/W3200105886
- https://openalex.org/W4200354874
- https://openalex.org/W4200487952
- https://openalex.org/W4206986853
- https://openalex.org/W4211091971
- https://openalex.org/W4221128067
- https://openalex.org/W4280634920
- https://openalex.org/W4281965924
- https://openalex.org/W4307171024