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Jun 21, 2023

Genoma bipartito e organizzazione strutturale del parvovirus Acheta domesticus densovirus segmentato

Nature Communications volume 14, numero articolo: 3515 (2023) Cita questo articolo 897 Accessi 17 Dettagli metriche alternative I Parvovirus (famiglia Parvoviridae) sono attualmente definiti da una linea lineare

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I parvovirus (famiglia Parvoviridae) sono attualmente definiti da un genoma ssDNA lineare monopartito, capsidi icosaedrici T = 1 e cassette di espressione proteica strutturale (VP) e non strutturale (NS) distinte all'interno del loro genoma. Riportiamo la scoperta di un parvovirus con genoma bipartito, Acheta domesticus segmented densovirus (AdSDV), isolato da grilli domestici (Acheta domesticus), in cui è patogeno. Abbiamo scoperto che l'AdSDV ospita le sue cassette NS e VP su due segmenti genomici separati. Il suo segmento vp ha acquisito un gene che codifica per la fosfolipasi A2, vpORF3, tramite ricombinazione inter-sottofamiglia, codificante per una proteina non strutturale. Abbiamo dimostrato che l'AdSDV ha evoluto un profilo di trascrizione altamente complesso in risposta alla sua strategia di replica multipartita rispetto ai suoi antenati monopartiti. I nostri esami strutturali e molecolari hanno rivelato che l'AdSDV racchiude un segmento di genoma per particella. Le strutture cryo-EM di due popolazioni di capside vuoto e una di capside pieno (risoluzione 3,3, 3,1 e 2,3 Å) rivelano un meccanismo di confezionamento del genoma, che coinvolge una coda C-terminale allungata del VP, "bloccando" il genoma ssDNA al interno del capside in corrispondenza del duplice asse di simmetria. Questo meccanismo differisce fondamentalmente dalle interazioni capside-DNA precedentemente osservate nei parvovirus. Questo studio fornisce nuove informazioni sul meccanismo alla base della segmentazione del genoma ssDNA e sulla plasticità della biologia del parvovirus.

I parvovirus (PV) sono piccoli virus icosaedrici privi di involucro che infettano animali vertebrati e invertebrati1. I Densovirus (DV) sono membri della famiglia Parvoviridae che si replicano autonomamente e infettano gli invertebrati, classificati in due sottofamiglie2. I membri della sottofamiglia Densovirinae infettano un'ampia gamma di invertebrati terrestri e acquatici, nei quali sono patogeni (rivisto da Penzes et al.3). I PV della sottofamiglia Hamaparvovirinae infettano sia i vertebrati che gli invertebrati, con i DV amaparvovirali classificati in tre generi. I membri dei generi Penstylhamaparvovirus e Hepanhamaparvovirus infettano i gamberetti penaeidi e sono patogeni3,4. I membri del genere Brevihamaparvovirus infettano esclusivamente le zanzare e sono strettamente imparentati con i penstylhamaparvovirus, come suggerito dalla loro organizzazione del genoma, dall'omologia proteica e dalla strategia di trascrizione5,6,7,8,9.

I membri dei Parvoviridae hanno genomi ssDNA lineari e monopartiti di 3,6-6,2 kb10, fiancheggiati da strutture secondarie di DNA parzialmente a doppio filamento, a forma di forcina, che possono formare ripetizioni terminali invertite (ITR)10,11. I termini sono essenziali per la replicazione e il confezionamento del genoma10,11. Il genoma del parvovirus comprende due cassette di espressione, una delle quali codifica un vario numero di proteine ​​non strutturali (NS). Almeno una di queste proteine, convenzionalmente denominata NS1, contiene un dominio elicasi della superfamiglia 3 (SF3), che include gli unici motivi di sequenza proteica altamente conservati dell'intera famiglia2,10. L'altra cassetta di espressione, denominata cap, codifica da una a quattro proteine ​​strutturali (VP). Si tratta solitamente di estensioni N-terminali l'una dell'altra, che condividono un segmento C-terminale sovrapposto e sono assemblate nel capside10,12. Nel caso delle sottofamiglie Parvovirinae e Densovirinae, l'esclusiva estensione N-terminale della proteina minore del capside 1 (VP1u), la più grande delle VP, codifica tipicamente un dominio fosfolipasi A2 (PLA2) altamente conservato, essenziale per l'uscita endosomiale13,14. In seguito all'endocitosi mediata dal recettore, per raggiungere il nucleo per replicarsi, è stato dimostrato che i PV transitano attraverso il sistema endolisosomiale della cellula ospite, esponendo la particella virale ad un'acidità crescente da pH 7,4–4,014,15,16,17 ,18,19. Alcuni parvovirus, compresi tutti i membri della famiglia Hamaparvovirinae, mancano dell'attività PLA2 e utilizzano un meccanismo di uscita endosomiale alternativo19.