Herpesvirus-induced modification of nuclear organization
Herpesvirukset lisääntyvät isäntäsolun tumassa. Infektio aiheuttaa laajamittaisia muutoksia tuman rakenteissa ja järjestäytymisessä, joihin lukeutuvat mm. viruksen replikaatioalueiden syntyminen, isäntäsolun kromatiinin marginalisoituminen tuman reunoille sekä muutokset tumajyväsen muodossa ja rakenteessa. Tumassa kootut ja pakatut viruskapsidit kertyvät viruksen replikaatioalueille, josta niiden on kulkeuduttava diffuusion avulla tuman läpi sisemmälle tumakalvolle uloskuljetusta varten. Sitä, kuinka erittäin suuret, 125 nm halkaisijaltaan olevat, kapsidit pääsevät tumakalvolle kromatiiniverkoston ja erityisesti marginalisoituneen kromatiinikerroksen läpi, ei vielä tiedetä tarkasti. Infektio aiheuttaa myös laajamittaisia muutoksia tumajyväsen koostumuksessa, ja monia tumajyväsen proteiineja hyödynnetään viruksen replikaatiossa ja viruksen kuljetuksessa ulos tumasta. Kartoittaaksemme näitä muutoksia tuman rakenteissa ja niiden vaikutusta kapsidien liikkeeseen, käytimme kehittyneitä mikroskopia- sekä biologisia menetelmiä. Fluoroforeilla leimattujen kapsidien liikkeen seuranta osoitti, että marginalisoitunut kromatiini esti aluksi kapsidien pääsyä sisemmälle tumakalvolle, mutta muuttui kapsideille läpäisevämmäksi myöhemmin infektiossa. Osoitimme myös kapsidien liikkeen kromatiinin läpi olevan rajoittava tekijä kapsidien kuljetukselle ulos tumasta. Havaitsimme kromatiinin rakenteen löyhentymistä tumakalvon läheisyydessä, mikä todennäköisesti tehostaa kapsidien pääsyä sisemmälle tumakalvolle. Jäädytettyjen solujen matalaenerginen röntgentomografia ja fluoresenssimikroskopia osoittivat infektion johtavan muutoksiin tumajyväsen tiheydessä ja pinnan karkeudessa sekä aikapisteriippuvaiseen tumajyväsen rakenteiden hajoamiseen. Lisäksi havaitsimme muutoksia tumajyväsen proteiineja koodaavien geenien transkriptiossa, kun infektio eteni aikaisista vaiheista myöhempiin.
...
Herpesviruses replicate within the host cell nucleus. The infection induces extensive nuclear reorganization, characterized by the emergence and expansion of viral replication compartments, redistribution of host cell chromatin to the nuclear periphery, and alterations in nucleolar morphology. The progeny nucleocapsids accumulate in the replication compartments and must traverse the nucleoplasm by diffusion to the nuclear envelope for egress. It is not understood how the relatively large, 125 nm in diameter, capsids gain access to the nuclear envelope through the chromatin network, particularly through the marginalized chromatin layer. The infection also leads to extensive changes in nucleolar composition, and repurposing of nucleolar proteins is required for viral replication and nuclear egress. To characterize nuclear changes and their effect on the progression of infection and nuclear egress of capsids, we used state-of-the-art biological and microscopic techniques. Single-particle tracking of fluorescently tagged capsids in live cells indicated that the marginalizing chromatin initially presents a restrictive barrier to capsids, but later in infection, virus-induced changes in the chromatin architecture facilitate capsid access to the inner nuclear membrane. Notably, this transport through the chromatin was identified as the rate-limiting step in the nuclear egress of progeny capsids. A decrease in chromatin compaction near the nuclear border was detected in late infection, most likely facilitating capsid transport through the peripheral chromatin. Cryo-soft X-ray tomography and fluorescence microscopy analyses revealed infection-induced changes in the density and roughness of the nucleoli, as well as temporal disruption of nucleolar structural integrity. Additionally, transcription of the genes encoding nucleolar proteins changed significantly when the infection progressed from early to later stages.
...




Publisher
Jyväskylän yliopistoISBN
978-952-86-0498-3ISSN Search the Publication Forum
2489-9003Contains publications
- Artikkeli I: Aho, V., Salminen, S., Mattola, S., Gupta, A., Flomm, F., Sodeik, B., Bosse, J. B., & Vihinen-Ranta, M. (2021). Infection-induced chromatin modifications facilitate translocation of herpes simplex virus capsids to the inner nuclear membrane. PLoS Pathogens, 17(12), Article e1010132. DOI: 10.1371/journal.ppat.1010132
- Artikkeli II: Salminen, S., Ruokolainen, V., Huusko, I., Kunnas, K., Leclerc, S., Gupta, A., Shav- Tal, Y., Garini, Y., Mattola, S., Vihinen-Ranta, M., Aho, V. Chromatin compaction and mobility during the herpesvirus infection. Manuscript.
- Artikkeli III: Salminen, S., Leclerc, S., Ruokolainen, V., Huusko, I., Gupta, A., Kapishnikov, S., Niskanen, H., Kaikkonen. M. U., Mattola, S., Fahy, K., Aho, V., Vihinen-Ranta, M. Herpesvirus-induced manipulation of nucleolar organization and protein transcription. Manuscript.
Metadata
Show full item recordCollections
- JYU Dissertations [887]
- Väitöskirjat [3634]
License
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Quantitative Microscopy Reveals Stepwise Alteration of Chromatin Structure during Herpesvirus Infection
Aho, Vesa; Mäntylä, Elina; Ekman, Axel; Hakanen, Satu; Mattola, Salla; Chen, Jian-Hua; Weinhardt, Venera; Ruokolainen, Visa; Sodeik, Beate; Larabell, Carolyn; Vihinen-Ranta, Maija (MDPI, 2019)During lytic herpes simplex virus 1 (HSV-1) infection, the expansion of the viral replication compartments leads to an enrichment of the host chromatin in the peripheral nucleoplasm. We have shown previously that HSV-1 ... -
Changes in nuclear permeability and histone distribution during herpesvirus infection
Salminen, Sami (2019)Herpes simplex virus 1 (HSV-1) is a human pathogenic dsDNA virus capable of lytic orolabial infections in humans. Initial lytic infections lead to life-long and sporadically reactivating latent infections. In a lytic ... -
Virus-nucleus interactions in late herpesvirus infection
Hakanen, Satu (2017)Herpes simplex virus 1 (HSV-1) on alfaherpesviruksiin kuuluva vaipallinen, kaksijuosteista DNA:ta sisältävä virus. Kosketus- ja pisaratartuntana herkästi leviävä HSV-1 on maailmanlaajuisesti huomattava taudinaiheuttaja, ... -
Progression of herpesvirus infection remodels mitochondrial organization and metabolism
Leclerc, Simon; Gupta, Alka; Ruokolainen, Visa; Chen, Jian-Hua; Kunnas, Kari; Ekman, Axel A.; Niskanen, Henri; Belevich, Ilya; Vihinen, Helena; Turkki, Paula; Perez-Berna, Ana J.; Kapishnikov, Sergey; Mäntylä, Elina; Harkiolaki, Maria; Dufour, Eric; Hytönen, Vesa; Pereiro, Eva; McEnroe, Tony; Fahy, Kenneth; Kaikkonen, Minna U.; Jokitalo, Eija; Larabell, Carolyn A.; Weinhardt, Venera; Mattola, Salla; Aho, Vesa; Vihinen-Ranta, Maija (Public Library of Science (PLoS), 2024)Viruses target mitochondria to promote their replication, and infection-induced stress during the progression of infection leads to the regulation of antiviral defenses and mitochondrial metabolism which are opposed by ... -
Progression of herpesvirus infection is inhibited by calcium reporter
Kunnas, Kari; Vihinen-Ranta, Maija; Leclerc, Simon (Caltech Library, 2024)During infection, Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) alters the mitochondrial structure and function of the host cell. Live-cell imaging with fluorescent reporters revealed increased mitochondrial calcium and a transient ...