The molecular interaction of feline immunodeficiency virus Vif with feline APOBEC3 and Cullin 5
| dc.contributor.author | Gu, Qinyong | |
| dc.date.accessioned | 2023-03-03T15:21:43Z | |
| dc.date.available | 2018-07-11T06:59:49Z | |
| dc.date.available | 2023-03-03T15:21:43Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.identifier.uri | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:26-opus-136424 | |
| dc.identifier.uri | https://jlupub.ub.uni-giessen.de//handle/jlupub/11884 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-11267 | |
| dc.description.abstract | The apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like (APOBEC3, A3) family of DNA cytidine deaminases are intrinsic restriction factors against retroviruses. In felids such as the domestic cat (Felis catus, Fca), the APOBEC3 (A3) genes code for the A3Z2s, A3Z3, and A3Z2Z3 antiviral cytidine deaminases. Only A3Z3 and A3Z2Z3 inhibit viral infectivity factor (Vif)-deficient feline immunodeficiency virus (FIV). FIV Vif protein interacts with Cullin (CUL), Elongin B (ELOB), and Elongin C (ELOC) to form an E3 ubiquitination complex to induce the degradation of feline A3s. The functional domains in FIV Vif for interaction with FcaA3s are poorly understood. Here, I have identified several motifs in FIV Vif that are important for selective degradation of different FcaA3s. I initially proposed that FIV Vif would selectively interact with the Z2 and the Z3 A3s. Indeed, I identified two N-terminal Vif motifs (12LF13 and 18GG19) that specifically interacted with the FcaA3Z2 protein but not with A3Z3. In contrast, the exclusive degradation of FcaA3Z3 was regulated by a region of three residues (M24, L25 and I27). Only a FIV Vif carrying a combination of mutations from both interaction sites lost the capacity to degrade and counteract FcaA3Z2Z3. However, alterations in the specific A3s interaction sites did not affect the cellular localization of the FIV Vif protein and binding to feline A3s. Pull-down experiments suggested that the A3 binding region localized to FIV Vif residues 50 to 80, outside the specific A3 interaction domain. Finally, we found that the Vif sites specific to individual A3s are conserved in several FIV lineages of domestic cat and non-domestic cats, while being absent in the FIV Vif of pumas. Our data support a complex model of multiple Vif-A3 interactions in which the specific region for selective A3 counteraction is discrete from a general A3 binding domain.Additionally, the functional domains in FIV Vif for interaction with Cullin are poorly understood. In this study, I found that the expression of dominant-negative CUL5 prevented the degradation of feline A3s by FIV Vif, while dominant-negative CUL2 had no influence on the degradation of A3. In co-immunoprecipitation assays, FIV Vif bound to CUL5 but not CUL2. To identify the CUL5 interaction site in FIV Vif, the conserved amino acids from position 47 to 160 of FIV Vif were mutated, but these mutations did not impair the binding of Vif to CUL5. By focusing on a potential zinc-binding motif (K175 C161 C184 C187) of FIV Vif, I found a conserved hydrophobic region (174IR175) that is important for CUL5 interaction. Mutating this region also impaired the FIV Vif-induced degradation of feline A3s. Based on a structural model of the FIV Vif/CUL5 interaction, residues 52LW53 in CUL5 were identified as mediating the binding to FIV Vif. By comparing our results to the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) Vif/CUL5 interaction surface (120IR121, a hydrophobic region that is localized in the zinc-binding motif), we suggest that the CUL5 interaction surface in the diverse HIV-1 and FIV Vif is evolutionarily conserved indicating a strong structural constraint. However, the FIV Vif/CUL5 interaction is zinc-independent, which differs from the zinc-dependency of HIV-1 Vif. | en |
| dc.description.abstract | APOBEC3-Prtoteine (A3, apolipoprotein B mRNA-editing enzyme catalytic polypeptide-like) gehören zur Familie der DNA-Cytidin-Desaminasen und sind intrinsische Restriktionsfaktoren gegen Retroviren. In Felidae wie der Hauskatze (Felis catus, Fca) kodieren die APOBEC3-Gene für die antiviralen Cytidin-Deaminasen A3Z2, A3Z3 und A3Z2Z3. Nur A3Z3 und A3Z2Z3 inhibieren das Vif (viral infectivity factor)-defiziente feline Immundefizienz-Virus (FIV). Das Vif-Protein von FIV interagiert mit Cullin (CUL), Elongin B (ELOB) und Elongin C (ELOC), um einen E3-Ubiquitinierungskomplex zu formieren und die Degradierung feliner A3s zu induzieren. Bisher war über die funktionalen Domänen des FIV-Vif, die mit FcaA3 interagieren, wenig bekannt. In dieser Arbeit habe ich diverse Motive des FIV-Vif entdeckt, die für die selektive Degradierung verschiedener FcaA3 von Bedeutung sind. Meine ursprüngliche Hypothese war, dass FIV-Vif selektiv mit A3Z2 und A3Z3 interagiert. Tatsächlich identifizierte ich zwei N-terminale Vif-Motive (12LF13 und 18GG19), die spezifisch mit dem FcaA3Z2- nicht aber mit dem A3Z3-Protein interagieren. Im Gegensatz dazu wird die exklusive Degradierung des FcaA3Z3 durch eine Region aus drei Aminosäureresten reguliert (M24, L25 und I27) bestimmt. Nur das FIV-Vif mit einer Kombination aus Mutationen an beiden Interaktionsstellen verliert die Fähigkeit FcaA3Z2Z3 zu degradieren und zu neutralisieren. Dagegen hatten Veränderungen an den spezifischen A3-Interaktionsstellen keinen Einfluss auf die Bindung an feline A3s und verändern auch nicht die zelluläre Lokalisation des FIV-Vif-Proteins. Pull-down-Experimente deuten darauf hin, dass die A3-Bindungsregion in den Aminosäureresten 50 bis 80 des FIV-Vifs, außerhalb der spezifischen A3-Interaktionsdomäne, lokalisiert ist. Außerdem stellte ich fest, dass die Vif-Stellen, die spezifisch für individuelle A3s sind, in diversen FIV-Linien der Hauskatze und anderer Felidae konserviert sind, aber nicht im FIV-Vif des Pumas vorkommen. Unsere Daten unterstützen ein komplexes Modell mit multiplen Vif-A3-Interaktionen, bei denen sich die spezifische Region für selektive A3-Gegenwirkung von einer generellen A3-Bindungsdomäne unterscheidet.Außerdem ist über die Interaktion der funktionellen Domänen des FIV-Vif mit Cullin wenig bekannt. In dieser Arbeit habe ich herausgefunden, dass die Expression von dominant-negativem CUL5 vor einer Degradierung feliner A3 durch FIV-Vif schützt, während die Expression von dominant-negativem CUL2 keinen Einfluss auf diese Degradierung hatte. In Koimmunopräzipitations-Assays band FIV-Vif an CUL5, nicht aber an CUL2. Um die CUL5-Interaktionsstelle des FIV-Vif zu identifizieren wurden die konservierten Aminosäuren der Positionen 47 bis 160 des FIV-Vif mutiert, was aber zu keiner verminderten Bindung des Vif an CUL5 führte. Während der Fokussierung auf ein potentielles Zink-bindendes Motiv (K175 C161 C184 C187) des FIV-Vif fand ich eine konservierte hydrophobe Region (174IR175), die eine wichtig Rolle bei der CUL5-Interaktion spielt. Mutationen in dieser Region verringern die FIV-Vif-induzierte Degradierung der felinen A3. Basierend auf einem Strukturmodell der FIV-Vif/CUL5-Interaktion wurden die Aminosäurereste 52LW53 des CUL5 als wichtig für die Bindung an FIV-Vif identifiziert. Vergleicht man unsere Ergebnisse mit der Vif/CUL5-Interaktionsfläche des humanen Immundefizienz-Virus Typ 1 (HIV-1) (120IR121, eine hydrophobe Region, die im Zink-bindenden Motiv lokalisiert ist) schlagen wir ein Modell vor, bei dem die CUL5-Interaktionsfläche in diversen HIV-1- und FIV-Vif evolutionär konserviert ist, was auf einen optimale strukturelle Bindung mit wenig Freiheitsgraden schließen lässt. Im Gegensatz zum Zink-abhängigen HIV-1-Vif, ist die FIV-Vif/CUL5-Interaktion unabhängig von Zink. | de_DE |
| dc.language.iso | en | de_DE |
| dc.rights | In Copyright | * |
| dc.rights.uri | http://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | * |
| dc.subject | FIV | en |
| dc.subject | APOBEC3 | en |
| dc.subject | Vif | en |
| dc.subject | Cullin5 | en |
| dc.subject | HIV | en |
| dc.subject | restriction factors | en |
| dc.subject.ddc | ddc:630 | de_DE |
| dc.title | The molecular interaction of feline immunodeficiency virus Vif with feline APOBEC3 and Cullin 5 | en |
| dc.type | doctoralThesis | de_DE |
| dcterms.dateAccepted | 2018-06-29 | |
| local.affiliation | FB 10 - Veterinärmedizin | de_DE |
| thesis.level | thesis.doctoral | de_DE |
| local.opus.id | 13642 | |
| local.opus.institute | Institut für Virologie; Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Klinik für Gastroenterologie, Hepatologie, Infektiologie | de_DE |
| local.opus.fachgebiet | Veterinärmedizin | de_DE |
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