Modification of Lamin A/C affects chromatin distribution in HSV-1 infected cells

Abstract

Herpes simplex virus 1 (HSV-1) on vaipallinen DNA virus, joka aiheuttaa rakkuloita sekä suun- että sukupuolielinten alueella. Lyyttinen infektio muokkaa tumalaminan rakennetta sekä aiheuttaa kromatiinin pakkautumisen tuman laitamille. Tumalaminan hajottaminen helpottaa kapsidien ulospääsyä tumasta, sillä nämä rakenteet tiettävästi estävät kapsidien liikettä. Lamiinien fosforylointia varten HSV-1 värvää avukseen solun kinaaseja sekä viruskinaasi Us3:n. Tässä tutkielmassa tutkimme lamiini A/C (LMNA) geenin C-terminaalin deleetion vaikutusta tumalaminaan sekä kromatiinin uudelleenjärjestäytymiseen HSV-1 infektiossa hiiren alkion fibroblasteissa. Kolmiulotteinen konfokaalimikroskopia paljasti kromatiinijakauman muuttuvan merkittävästi LMNA mutatoiduissa soluissa aiheuttaen voimakasta kromatiinin tiivistymistä tuman laitamille infektion edetessä, mikä myös vahvistettiin kvantitatiivisella analyysillä. Tämä osoittaa A- tyypin lamiinien vaikuttavan merkittävästi kromatiinin järjestäytymiseen tumassa. Viruksen Us3-kinaasin deleetion huomattiin aiheuttavan laajempaa kromatiinin tiivistymistä soluissa, joissa LMNA oli C-terminaalisesti deletoitu. Tämä viittaa siihen, että Us3:lla on keskeinen rooli viruksen aiheuttamassa isännän lamiini A/C:n fosforylaatiossa sekä myös kromatiinin uudelleenjärjestäytymisessä. Mielenkiintoisesti, western blot analyysimme paljasti lamiini B1:n ekspression merkittävän kasvun LMNA mutatoiduissa soluissa, mikä viittaa siihen, että lamiini B saattaa kompensoida LMNAn funktiota soluissa. Kaiken kaikkiaan lamiini A/C:lla näyttää oleva merkittävä rooli sekä tumalaminan että kromatiinin järjestäytymisessä HSV-1 infektion aikana.

Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is an enveloped DNA virus causing lesions in the epithelium of oral and genital areas in humans. Lytic HSV-1 infection causes chromatin marginalisation to the nuclear periphery and disassembly of the nuclear lamina. Destruction of the lamina facilitates capsid egress since the lamina functions as a barrier between the capsids and their egress site at the nuclear envelope. The virus recruits cellular kinases as well as a viral kinase, Us3, to phosphorylate lamins, which leads to modification of the nuclear lamina. In this thesis, we investigated the effect of C-terminal deletion of the lamin A/C (LMNA) gene on the organisation of the nuclear lamina and chromatin during HSV-1 infection in mouse embryonic fibroblasts. Three-dimensional confocal microscopy analyses revealed that chromatin distribution was significantly altered in the LMNA mutated cells creating more extensive chromatin condensation to the nuclear rim, which was further confirmed with a quantitative analysis. This indicates that A-type lamins are essential for the spatial organisation of chromatin in infected cells. When the cells were infected with Us3 kinase deficient virus, we detected an increase in chromatin condensation in cells with the LMNA C-terminal deletion. This suggests that viral Us3 kinase plays an important role in the phosphorylation of host lamin A/C and the structural organisation of chromatin. Notably, the western blot analysis revealed that the deletion of LMNA C-terminus was accompanied by a significant increase in lamin B1 expression, suggesting that the loss of LMNA functionality was compensated in the cells. Altogether, lamin A/C seems to have a major role in both nuclear lamina and chromatin organisation during HSV-1 infection.