Cellular and viral factors promoting efficient enterovirus uncoating and replication
Enteroviruses are small non-enveloped RNA viruses, which belong to the family
of picornaviruses. Although most of the diseases that enteroviruses cause are
symptomless or mild, enteroviruses are the most common viruses infecting
humans. In addition, enteroviruses can cause more severe diseases such as
encephalitis or myocarditis. Despite their prevalence, there are no antivirals on
the market against these viruses, and vaccines have been developed only against
couple of serotypes. For antiviral development, it is crucial to obtain detailed
information about factors that contribute to efficient infection. Thus, this thesis
focuses on viral and host cell factors that promote the infection of enterovirus B
species after cell entry. In the first study, we characterized a new echovirus 1
particle during infection, likely a novel form of an uncoating intermediate. This
particle was more open compared to the native virus, but still contained VP4
protein, and was able to bind to a receptor and cause infection. The second part
of the thesis focused on steps after RNA release, namely translation and
replication. First, we showed that in addition to viral proteases, cellular calpain
proteases can cleave structural proteins from the enteroviral polyprotein,
suggesting that calpains might contribute to proteolytic processing during
infection. This was shown in an in-vitro study, where calpains released capsid
proteins from the P1 precursor. Second, we showed that translation of enteroviral
proteins induced the rearrangement of cellular intermediate filament, vimentin.
Vimentin cages associated with components of endoplasmic reticulum and
Golgi, as well as with replicating viral RNA and non-structural, but not structural
proteins. Furthermore, inhibition of vimentin dynamics resulted in lower
production of the non-structural compared to structural proteins, indicating that
enteroviral proteins can be produced differently, depending on their association
with vimentin cages.
Keywords: Calpain; enterovirus; polyprotein processing; replication; translation;
uncoating; vimentin
...
Enterovirukset ovat pieniä vaipattomia RNA viruksia, jotka kuuluvat pikornaviruksiin.
Vaikka enterovirukset useimmiten aiheuttavat oireettomia tai lieviä
tauteja, ne ovat myös yleisin ihmisiä infektoiva virusryhmä. Lisäksi joissakin
tapauksissa enterovirukset voivat aiheuttaa myös vakavampia tauteja kuten
enkefaliittia tai myokardiittia. Vaikka enterovirusinfektiot ovat yleisiä, näitä
viruksia vastaan ei ole lääkitystä ja rokote on kehitetty ainoastaan muutamalle
serotyypille. Viruslääkkeiden kehittelyn tärkein lähtökohta on ymmärtää tehokkaaseen
infektioon vaikuttavat tekijät yksityiskohtaisesti. Niinpä tässä väitöskirjassa
keskityttiin tutkimaan virus- ja solutekijöitä, jotka edistävät tehokasta
enterovirus B -lajin infektiota sisäänmenovaiheen jälkeen. Ensimmäisessä osatyössä
kuvailimme uuden echovirus 1 partikkelin, joka todennäköisesti on
välimuotopartikkeli, joka syntyy infektion aikana viruksen avautuessa. Tämä
partikkeli oli rakenteeltaan avonaisempi verrattuna natiiviin virukseen, mutta
sisälsi kuitenkin VP4 proteiinin, pystyi sitoutumaan reseptoriin ja aiheutti
infektion soluissa. Seuraavissa osatöissä keskityimme infektiovaiheisiin RNA:n
vapautumisen jälkeen, translaatioon ja replikaatioon. Ensiksi osoitimme in-vitro
kokeilla, että viruksen omien proteaasien lisäksi myös solun kalpaiinit pystyivät
prosessoimaan enteroviruksen polyproteiinia alueelta, joka sisälsi viruksen
rakenneproteiinit. Seuraavaksi osoitimme, että virusproteiinien translaatio sai
aikaan muutoksia solun välimuotoisia säikeitä muodostavassa vimentiiniproteiinissa.
Syntyneeseen vimentiinihäkkiin kertyi solun endoplasmakalvoston ja
Golgin laitteen rakenteita, sekä viruksen RNA ja ei-rakenteelliset proteiinit,
mutta ei rakenneproteiineja. Lisäksi vimentiinihäkin muodostumisen estäminen
johti ei-rakenteellisten proteiinien heikompaan tuottoon verrattuna rakenneproteiineihin,
mikä osoitti, että vimentiinirakenne on tärkeä tiettyjen enteroviruksen
proteiinien tuotossa.
Avainsanat: Enterovirus; kalpaiini; polyproteiinin prosessointi; replikaatio;
translaatio, vimentiini, viruksen avautuminen
...




ISBN
978-951-39-7896-9ISSN Search the Publication Forum
2489-9003Contains publications
- Artikkeli I: Myllynen, M., Kazmertsuk, A., & Marjomäki, V. (2016). A Novel Open and Infectious Form of Echovirus 1. Journal of Virology, 90 (15), 6759-6770. DOI: 10.1128/JVI.00342-16
- Artikkeli II: Laajala, Mira; Hankaniemi, Minna M.; Määttä, Juha A. E.; Hytönen, Vesa P.; Laitinen, Olli H.; Marjomäki, Varpu (2019). Host Cell Calpains Can Cleave Structural Proteins from the Enterovirus Polyprotein. Viruses, 11 (12), 1106. DOI: 10.3390/v11121106
- Artikkeli III: Turkki, Paula; Laajala, Mira; Flodström-Tullberg, Malin; Marjomäki, Varpu (2020). Human enterovirus group B viruses rely on vimentin dynamics for efficient processing of viral nonstructural proteins. Journal of Virology, 94 (2), e01393-19. DOI: 10.1128/JVI.01393-19
Metadata
Show full item recordCollections
- JYU Dissertations [694]
- Väitöskirjat [3295]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Cellular factors promoting efficient baculovirus internalization and gene delivery into human cells
Turkki, Paula (University of Jyväskylä, 2013) -
Endosomal ions and serum promote enterovirus uncoating
Haapakoski, Marjo (2020)Enterovirusten B ryhmään kuuluva Echovirus 1 on RNA-virus, jonka tiedetään infektoivan soluja ei-happamien endosomien välityksellä ja kerääntyvän neutraaleihin multivesikulaarisiin kappaleisiin. Tämän tutkimuksen alussa ... -
Studying Factors that Contribute to Uncoating of Enteroviruses
Ruokolainen, Visa (2020)Enteroviruses are small, non-enveloped viruses with a positive sense single stranded RNA genome. They cause different diseases in humans, usually with symptoms of common cold, but also more severe acute and chronic infections ... -
Real-time Fluorescence Measurement of Enterovirus Uncoating
Ruokolainen, Visa; Laajala, Mira; Marjomäki, Varpu (Bio-protocol, 2020)Viruses need to open, i.e., uncoat, in order to release their genomes for efficient replication and translation. Especially for non-enveloped viruses, such as enteroviruses, the cues leading to uncoating are less well ... -
Development of novel probes for enterovirus B group to study uncoating and infection
Martikainen, Mari (University of Jyväskylä, 2016)Enterovirus B group (EV-B) viruses are important human pathogens which cause a variety of diseases from mild respiratory illnesses to more severe acute infections such as myocarditis and meningitis. EV-Bs have also ...