Role of the host protein DDX3X in HSV-1 nuclear egress

Abstract

HSV-1 and HSV-2, both double-stranded DNA viruses of the Alphaherpesvirinae subfamily, reportedly have sub-clinical prevalence in nearly 67% of the world population. During their intra-nuclear virus replication, four types of capsids (procapsids, A, B, and C capsids) are produced while only C-capsids contain mature DNA. Given their larger size (125 nm) than the nuclear pores (30-50 nm), they exit the nucleus by an unusual route called nuclear egress. On the other hand, our lab previously found that HSV-1 incorporates 49 distinct host proteins, including DDX3X, a DEAD (Asp-Glu-Ala-Asp) box ATP-dependent RNA helicase that modulates gene expression of both DNA and RNA viruses. We also showed that DDX3X is redirected to the inner nuclear membrane late during the infection and interacts with pUL31, a component of the viral nuclear egress complex, to promote the nuclear exit of the viral capsids to the cytoplasm. However, the exact nature of such interactions remains elusive. On the other hand, our lab also reported that PCBP1 is specifically present on the C-capsids, and its depletion causes a reduction in viral titer. PCBP1 is known to bind with poly(c) RNA through K-homology (KH) domains and plays a role in mRNA stabilization, transcriptional control, RNA translation, antiviral immunity, and the modulation of viral propagation. Using confocal microscopy and co-immunoprecipitation studies, the present work reveals that DDX3X interacts with both components of the nuclear egress complex, i.e., pUL31 and pUL34, and that this interaction is independent of their phosphorylation by the pUS3 kinase that normally modulates their localization. Moreover, we also show that DDX3X interacts with PCBP1, which could explain the preferential selection of the C-capsids during the nuclear egress. This study is a step forward to map the complex multiple host protein interactions with viral partners and elucidate their possible role in the enigmatic selective escape of HSV-1 C-capsids.

HSV-1 et HSV-2, tous deux des virus à ADN double brin de la sous-famille des Alphaherpesvirinae, ont une prévalence subclinique chez près de 67 % de la population mondiale. Au cours de leur réplication virale intra-nucléaire, quatre types de capsides (procapsides, capsides A, B et C) sont produites tandis que seules les capsides C contiennent de l'ADN mature. Compte tenu de leur plus grande taille (125 nm) que les pores nucléaires (30 à 50 nm), ils quittent le noyau par une voie inhabituelle appelée sortie nucléaire. Notre laboratoire a précédemment découvert que le HSV-1 incorpore 49 protéines hôtes distinctes, dont DDX3X, une hélicase à ARN de type DEAD (Asp-Glu-Ala-Asp) dépendante de l'ATP qui module l'expression génique des virus à ADN et à ARN. DDX3X est redirigé vers la membrane nucléaire interne à la fin de l'infection et interagit avec pUL31, un composant du complexe de sortie nucléaire viral, pour favoriser la sortie nucléaire des capsides virales vers le cytoplasme. Cependant, la nature exacte de ces interactions reste incertaine. D'autre part, notre laboratoire a également signalé que PCBP1 est spécifiquement présent sur les capsides C et que sa déplétion entraîne une réduction du titre viral. PCBP1 est connu pour se lier à l'ARN poly (c) via les domaines d'homologie K (KH) et joue un rôle dans la stabilisation de l'ARNm, le contrôle transcriptionnel, la traduction de l'ARN, l'immunité antivirale et la modulation de la propagation virale. À l'aide de microscopie confocale et d'études de co-immunoprécipitation, le présent travail révèle que DDX3X interagit avec les deux composants du complexe de sortie nucléaire, à savoir pUL31 et pUL34, et que cette interaction est indépendante de leur phosphorylation par la kinase pUS3 qui module normalement leur localisation. De plus, nous montrons également que DDX3X interagit avec PCBP1, ce qui pourrait expliquer la sélection préférentielle des capsides C lors de la sortie nucléaire. Cette étude constitue un pas en avant dans la cartographie des interactions complexes entre protéines hôtes multiples et partenaires viraux et pour élucider leur rôle possible dans l’évasion sélective énigmatique des capsides C du HSV-1.