The baculovirus Autographa californica nucleopolyhedrovirus (AcNPV) has two viral forms, budded virus (BV) and occlusion derived virus (ODV). The envelopment of these two viral forms occurs at different locations: BV acquires envelopes at the plasma membrane while ODV acquires envelopes in the nucleus. The two viral forms carry out different functions in the viral life cycle. The purpose of this study is to investigate how viral envelope proteins sort/traffic to the nucleus. Of particular interest is BV/ODV E26 (E26). E26 is an envelope protein of both BV and ODV (Braunagel and Summers, 1994); therefore it must traffic to the plasma membrane and the nucleus during infection. Thus, E26 is a bi-directional trafficking protein, which interacts with membranes in both locations of the cell. As such it has been shown that there are several immunoreactive forms of E26 (Beniya, Braunagel, and Summers, 1998). The da26 gene produces at least 2 protein products of 26 and 28 kDa with different functions respectively, which correlate with localization, solubility, membrane association, and temporal requirements. The 28 kDa form is likely a soluble protein that interacts with transcriptional activators and DNA in the nucleus in the early stages of infection. A part of the 26 kDa population is a membrane bound form interacting with an integral membrane protein in the ER and likely functions as an INM sorting factor. The 26 kDa membrane bond form is also found in the inner nuclear membrane, intra-nuclear microvesicles, ODV envelopes, and ODV in the nucleus.

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<div> <div> <div> <p>Flaviviruses is a genus within the family Flaviviridae. The genus consists of more than 70 viruses, including important threatening human pathogens such as dengue virus (DENV), West Nile virus (WNV), and Zika virus (ZIKV). These viruses are causative agents for a range of mild to lethal diseases and there are currently no US- licensed therapeutic treatments for infection. The virus genome is a positive-sense, single-stranded RNA, encoding ten viral proteins. Of the ten flavivirus proteins, Non- Structural protein 1 (NS1) remains the most elusive in terms of its functions. To date NS1 has been linked to disease pathology and progression and plays roles in virus replication and assembly. However, little is understood how NS1 orchestrates these functions and how NS1 from different viruses function distinctively from one another. Moreover, flavivirus NS1 has a peculiar ability to associate with lipid membranes. During the life cycle of NS1, the protein travels through the classical secretory path- way, similar to infectious virus particles, and is secreted into the extracellular space as mostly hexameric oligomers containing a lipid core. How the protein binds to lipids and whether such lipid binding is important for NS1 functions and overall flavivirus pathology remain unknown. Using structure-based mutagenesis, we found a group of mutants on WNV NS1, which particularly altered the viral specific infectivity but maintained wild-type level of virus replication. Purified mutated virus particles revealed that the specific infectivity alteration was not because of the particle but interaction of the virus particles and NS1 mutated proteins. Here we demonstrated that specific residues on NS1 were responsible for distinctly roles in NS1 functions and the virus specific infectivity was regulated by NS1 protein. In other structure-base study, we focused on the membrane association ability of NS1. All structure-predicted regions on NS1 were examined for its contribution for the membrane/lipid binding function. This interaction was required for NS1 biology activities including intracel- lular trafficking, oligomerization, and endocytosis. The lipidomes from deletion of each membrane association region revealed differences in lipid classes binding to each region and the composition flexiblity of the lipid cargo of NS1 hexamer. </p> </div> </div> </div>

Rubella virus (RUBV) is a positive-strand RNA virus and the causative agent of rubella and congenital rubella syndrome in humans. To replicate its RNA, RUBV forms membrane-associated spherules, called replication complexes (RCs), the induction of which requires the two virus nonstructural proteins (NSPs), P150 and P90. Interestingly, late in infection the NSPs form a unique cytoplasmic fiber network, similar in appearance to microtubules, the function of which is unknown. Little is known about the roles of the RUBV NSPs in forming these structures and, to this end, we scrutinized the behavior and biochemical properties of the NSPs, both after expression from plasmids and during RUBV infection, using mutagenic, biochemical and pharmacological approaches. The following findings were made: First, the precursor from which P150 and P90 are produced via an embedded protease at the C-terminus of P150, called P200, was required for initial targeting to cytoplasmic foci. P150 was the determinant of fiber formation and while P90 had no specific targeting sequences on its own, P90 sequences within P200 were required for correct targeting of P200. An alpha-helix at the N-terminus of P150 was also important for correct targeting of P200, putatively by mediating the interaction between P150 and P90 within the precursor. Second, the membrane binding domain within the NSPs was within the N-terminal ~450 amino acids of P150. P150 is in an exceptionally tight association with membranes. Third, both the N- and C-terminal regions of P150, and specifically long alpha-helices within these regions, are necessary for fiber formation. Fiber formation relied on an intact microtubule network, but neither microtubule repositioning nor dynamic movement along microtubules was required. Additionally, it was shown that microtubules were not necessary in RUBV replication. Finally, P150 fibers were not required for RUBV replication; however, it was shown that the fibers are likely important in formation of cytoplasmic extensions through which a novel system of cell-to-cell transport of viral RNA in the absence of virus particles appears to occur.

Tesis por compendio / Para que el proceso infeccioso de un virus de plantas tenga éxito la progenie viral tiene que propagarse desde las primeras células infectadas al resto de la planta; inicialmente se moverá célula a célula a través de los plasmodesmos (PDs) hasta alcanzar el sistema vascular, lo cual le permitirá invadir las partes distales de la planta. En este proceso, las proteínas de movimiento (MPs), junto con la colaboración de otros actores secundarios, desempeñan un papel relevante. El conocimiento de la posible asociación de las MPs con estructuras u orgánulos celulares así como de la interacción con factores del huésped es de vital importancia para poder desarrollar estrategias antivirales que permitan una mejora en la producción de los cultivos. Además, este tipo de estudios no sólo han posibilitado un mayor conocimiento de las respuestas al estrés en plantas sino que han sido pioneros en desentrañar los mecanismos de translocación intercelular de factores celulares implicados en los procesos de desarrollo de las plantas. Las MPs virales se clasifican en familias/grupos en función de su grado de similitud. Los virus, cuyas MPs pertenecen a la Superfamilia 30K, expresan una única MP encargada de orquestar el movimiento intra- e intercelular de genoma viral. En el Capítulo 1 de la presente Tesis se ha caracterizado la asociación de la MP del Virus del mosaico del tabaco (TMV), miembro tipo de la familia 30K, al sistema de endomembranas. Mediante el uso de aproximaciones in vivo se ha estudiado la eficiencia de inserción de sus regiones hidrofóbicas (HRs) en la membrana del retículo endoplasmático (ER). Nuestros resultados demuestran que ninguna de las dos HRs de la MP es capaz de atravesar las membranas biológicas y que la alteración de la hidrofobicidad de la primera HR es suficiente para modificar su asociación a la membrana. En base a los resultados obtenidos, proponemos un modelo topológico en el cual la MP del TMV se encontraría fuertemente asociada a la cara citosólica de la membrana del ER, sin llegar a atravesarla. La observación de que i), el modelo propuesto es compatible con otros motivos, previamente caracterizados, de la MP de TMV y ii), concuerda con la topología descrita para otras MPs de la familia 30K, permite cuestionar el modelo establecido desde el año 2000 para la MP de TMV así como predecir, en base a la conservada estructura secundaria de las MPs de esta familia, una topología similar para todos sus componentes. Para el transporte intercelular de los virus de plantas se han descrito tres modelos en base a la capacidad de transportar complejos ribonucloeprotéicos, a través de PD modificados, formados por el RNA viral y la MP (ej. MP de TMV) más la proteína de cubierta (ej. MP del virus del mosaico del pepino, CMV) o la capacidad de transportar viriones a través estructuras tubulares formadas por la MP (ej. MP del Virus del mosaico del caupí, CPMV). A pesar de las diferencias observadas entre los tres modelos, las MPs representativas de cada uno de ellos pertenecen a la misma familia 30K y son funcionalmente intercambiables (MPs de TMV, CMV, CPMV, Virus del mosaico del Bromo -BMV- o Virus de los anillos necróticos de los prunus -PNRSV-) por la MP del Virus del mosaico de la alfalfa (AMV), para el transporte a corta distancia. Con el objeto de comprender la versatilidad que presentan las MPs en cuanto al movimiento viral, hemos analizado la capacidad de estas MPs heterólogas de transportar sistémicamente el genoma quimérico del AMV. El estudio ha revelado que todas las MPs analizadas permiten el transporte del genoma quimera a las partes distales de la planta, independientemente del modelo descrito para el transporte a corta distancia, aunque requieren la extensión de los 44 aminoácidos C-terminales de la MP del AMV. Además, para todas las ellas, excepto para la MP del TMV, se ha establecido una relación entre la capacidad de movimiento local y la presencia del virus en las hojas no inoculadas de la planta, indicando la existencia de un umbral de transporte célula a célula, por debajo del cual, el virus es incapaz de invadir sistémicamente la planta. Durante el proceso de infección viral, las MPs interaccionan tanto con otras proteínas de origen viral como de la planta huésped. La interacción entre las MPs y dichos factores de la planta afectan a la patogénesis viral, facilitando u obstaculizando el movimiento intra- o intercelular del virus. En el Capítulo 3 del presente trabajo hemos demostrado la interacción entre la MP del AMV y dos miembros de la familia de Patellinas de arabidopsis, Patellin 3 (atPATL3) y Patellin 6 (atPATL6), mediante el sistema de los dos híbridos de levadura y ensayos de reconstitución bimolecular de la fluorescencia. Nuestros resultados, en general, demuestran que la interacción entre la MP-PATLs obstaculizaría un correcto direccionamiento de la MP al PD, dando lugar a un movimiento intracelular menos eficiente de los complejos virales, que forma la MP, y disminuyendo el movimiento célula a célula del virus. Podríamos estar hablando de un posible mecanismo de defensa de la planta, dirigido a evitar la invasión sistémica del huésped. En este sentido, las MPs virales pueden ser buenos candidatos para el desarrollo de estrategias antivirales dado que cualquier respuesta de defensa de la planta que, a priori, reduzca el transporte célula a célula del virus, puede representar la diferencia entre una infección local o sistémica, como hemos observado en el Capítulo 2 del presente trabajo. Los virus, a su vez, también son capaces de evolucionar hacia variantes más eficaces, que permitan superar las diferentes barreras defensivas de la planta huésped. En este contexto hemos identificado a la MP del Virus del bronceado del tomate (TSWV) como determinante de avirulencia en la resistencia mediada por el gen Sw-5. Del mismo modo, comprobamos que el cambio de 1-2 residuos de amino ácidos de la MP de TSWV fue suficiente para superar la resistencia pero que a la vez, y posiblemente debido a las altas restricciones que conlleva el reducido genoma de un virus, afectaron a la eficiencia de la MP. / Peiró Morell, A. (2014). Proteínas de movimiento de la familia 30K:interacción con membranas biológicas y factores proteicos y su implicación en el transporte viral [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48471 / Compendio