Кристаллическая структура связывающего домена рецептора пенистого вируса обезьян дает представление о проникновении в клетки-хозяева.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 1262 (2023) Цитировать эту статью

1843 г. Доступы

15 Альтметрика

Подробности о метриках

Гликопротеин поверхностной оболочки (Env) всех ретровирусов опосредует связывание вируса с клетками и слияние вирусной и клеточной мембран. Взаимосвязь между структурой и функцией для оболочки ВИЧ, принадлежащей к подсемейству орторетровирусов, хорошо установлена. Однако структурная информация по Env пенистых вирусов (FV), второму подсемейству ретровирусов, в значительной степени отсутствует. В этой работе мы представляем рентгеновскую структуру рецептор-связывающего домена (RBD) обезьяньего FV Env с разрешением 2,57 Å, выявляя два субдомена и беспрецедентную складку. Мы создали модель организации RBD внутри тримерного Env, которая указывает на то, что верхние субдомены образуют клеточную структуру на вершине Env, и идентифицировали остатки K342, R343, R359 и R369 в нижнем субдомене как ключевые игроки во взаимодействии RBD и вирусных частиц с гепарансульфатом.

Спумаретровирусы, также известные как пенистые вирусы (FV), представляют собой древние ретровирусы, которые эволюционировали совместно с позвоночными-хозяевами на протяжении более 400 миллионов лет1,2. FV широко распространены у приматов, кроме человека, которые могут передавать их человеку, чаще всего через укусы3. В отличие от своих более изученных родственников Orthoretrovirinae (наиболее заметным представителем которых является ВИЧ), FV имеют чрезвычайно медленно мутирующие геномы и не вызывают серьезных патологий, несмотря на интеграцию в геном хозяина и возникновение персистирующих инфекций на протяжении всей жизни4,5. Эти особенности, наряду с широким тропизмом и диапазоном хозяев6, делают FV привлекательными кандидатами-векторами для генной терапии7.

Вирусные слитые белки приводят к слиянию мембран посредством конформационных изменений, которые могут быть вызваны подкислением эндосомального компартмента и/или связыванием со специфическим клеточным рецептором8,9. FV проникают в клетки путем эндоцитоза, при этом слияние вирусной и клеточной мембран происходит в эндосомальном компартменте pH-чувствительным образом, что приводит к высвобождению нуклеокапсида в цитозоль10. Исключением является прототип FV (PFV), который также может сливаться с плазматической мембраной11. Гликопротеин оболочки FV (Env) принадлежит к фузогенам класса I12, которые синтезируются в виде одноцепочечных предшественников, которые сворачиваются в тримеры, и чьи протомеры впоследствии расщепляются в компартменте Гольджи во время транспорта на клеточную поверхность. FV Env во время созревания расщепляется клеточным фурином в двух сайтах, образуя 3 фрагмента: лидерный пептид (LP), поверхностную субъединицу (SU), включающую рецептор-связывающий домен (RBD), и трансмембранную субъединицу (TM). ), в котором находится термоядерное оборудование. Структурная информация, доступная для FV Env, ограничена криоэлектронной томографией (ЭТ) вирусных частиц и 9 Å криоэлектронной микроскопией (ЭМ) реконструкцией PFV Env13, которая выявила тримеры LP-SU-TM, расположенные в переплетенных гексагональных сборках13, 14, со архитектурой, отличной от архитектуры тримеров Env ВИЧ15.

Гепарансульфат (HS) является фактором прикрепления PFV и кошачьего FV16,17, но требования к поверхностному или внутриклеточному рецептору, который запускал бы слияние мембран с помощью FV Env, остаются неясными. Поиск рецептора осложняется связыванием FV с HS, который повсеместно экспрессируется на клетках, маскируя потенциальных кандидатов на вход в рецептор. Двудольный RBD, состоящий из двух прерывистых участков полипептидной цепи, был идентифицирован путем скрининга панели рекомбинантных укороченных SU на предмет связывания с клетками18. Также было показано, что RBD является основной мишенью нейтрализующих антител у инфицированных людей19,20.

FV Env сильно гликозилирован, по меньшей мере, с 13 предсказанными сайтами N-связанного гликозилирования. Мутационный анализ показал, что три из этих N-сайтов необходимы для инфекционности PFV: 2 расположены в субъединице TM и один в RBD. Последний сайт, называемый сайтом гликозилирования 8 или N821, консервативен во всем подсемействе FV и, как предполагается, играет прямую роль в связывании с рецептором18 (чтобы различать номенклатуру предсказанных N-связанных сайтов гликозилирования (от N1 до N15) от однобуквенного обозначения аспарагина (N), первый будет подчеркнут по всему тексту). Остальные молекулярные детерминанты взаимодействия RBD с клетками-хозяевами остаются неуловимыми, в основном из-за отсутствия структурной информации, что исключает рациональные подходы к мутагенезу и функциональному анализу. Структура RBD FV с высоким разрешением, структурная информация об организации RBD внутри тримера Env и о том, как RBD способствуют активации Env, недоступны.