Bovine Herpesvirus 4 Modulates Its beta-1,6-N-Acetylglucosaminyltransferase Activity through Alternative Splicing.

in Journal of Virology (2016), 90(4), 2039-51

Carbohydrates play major roles in host-virus interactions. It is therefore not surprising that, during coevolution with their hosts, viruses have developed sophisticated mechanisms to hijack for their ... [more ▼]

Carbohydrates play major roles in host-virus interactions. It is therefore not surprising that, during coevolution with their hosts, viruses have developed sophisticated mechanisms to hijack for their profit different pathways of glycan synthesis. Thus, the Bo17 gene of Bovine herpesvirus 4 (BoHV-4) encodes a homologue of the cellular core 2 protein beta-1,6-N-acetylglucosaminyltransferase-mucin type (C2GnT-M), which is a key player for the synthesis of complex O-glycans. Surprisingly, we show in this study that, as opposed to what is observed for the cellular enzyme, two different mRNAs are encoded by the Bo17 gene of all available BoHV-4 strains. While the first one corresponds to the entire coding sequence of the Bo17 gene, the second results from the splicing of a 138-bp intron encoding critical residues of the enzyme. Antibodies generated against the Bo17 C terminus showed that the two forms of Bo17 are expressed in BoHV-4 infected cells, but enzymatic assays revealed that the spliced form is not active. In order to reveal the function of these two forms, we then generated recombinant strains expressing only the long or the short form of Bo17. Although we did not highlight replication differences between these strains, glycomic analyses and lectin neutralization assays confirmed that the splicing of the Bo17 gene gives the potential to BoHV-4 to fine-tune the global level of core 2 branching activity in the infected cell. Altogether, these results suggest the existence of new mechanisms to regulate the activity of glycosyltransferases from the Golgi apparatus. IMPORTANCE: Viruses are masters of adaptation that hijack cellular pathways to allow their growth. Glycans play a central role in many biological processes, and several studies have highlighted mechanisms by which viruses can affect glycosylation. Glycan synthesis is a nontemplate process regulated by the availability of key glycosyltransferases. Interestingly, bovine herpesvirus 4 encodes one such enzyme which is a key enzyme for the synthesis of complex O-glycans. In this study, we show that, in contrast to cellular homologues, this virus has evolved to alternatively express two proteins from this gene. While the first one is enzymatically active, the second results from the alternative splicing of the region encoding the catalytic site of the enzyme. We postulate that this regulatory mechanism could allow the virus to modulate the synthesis of some particular glycans for function at the location and/or the moment of infection. [less ▲]

Etude de la glycoprotéine L de l'herpèsvirus bovin 4 et de sa protection vis-à-vis des anticorps neutralisants

Doctoral thesis (2012)

L’herpèsvirus bovin 4 (BoHV-4) appartient à la famille des Herpesviridae qui comprend un nombre important de pathogènes classés en trois sous-familles (alpha-, beta, et gamma-herpesvirinae) (Ackermann ... [more ▼]

L’herpèsvirus bovin 4 (BoHV-4) appartient à la famille des Herpesviridae qui comprend un nombre important de pathogènes classés en trois sous-familles (alpha-, beta, et gamma-herpesvirinae) (Ackermann, 2004). Parmi les gammaherpèsvirus, l’Epstein Barr virus (EBV) et l’herpèsvirus associé au sarcome de Kaposi (KSHV) sont responsables de pathologies humaines importantes. Etant donné que ces deux virus se multiplient mal in vitro et n’ont pas de modèle in vivo, le BoHV-4 représente un modèle plus accessible pour l’étude de ces pathogènes humains. Etant donné que les herpèsvirus sont réexcrétés après qu’une réponse immune spécifique se soit mise en place, ces virus ont dû développer un cycle d’infection élaboré leur permettant d’échapper à la neutralisation par les anticorps spécifiques de l’hôte. Comme les anticorps neutralisants agissent principalement en bloquant l’entrée des virions au sein des cellules cibles, il est nécessaire, afin d’améliorer le contrôle de ces infections, de connaître avec précision les mécanismes d’entrée de ces virus au sein des cellules cibles. Contrairement à la plupart des virus enveloppés qui n’utilisent qu’une seule protéine de fusion pour l’entrée, les herpèsvirus utilisent un complexe de fusion conservé composé des glycoprotéines gB, gH et gL (Connolly et al., 2011). La glycoprotéine gB, essentielle à l’infection chez les herpèsvirus, est une protéine de fusion de classe III(Roche et al., 2007). Cependant, gB seule ne peut opérer la fusion et requiert la présence des glycoprotéines gH et gL associées en hétérodimère. Ce complexe est une cible majeure de neutralisation chez plusieurs herpèsvirus (Gill et al., 2006) indiquant son implication dans l’entrée du virus. Plusieurs études rapportent que gH pourrait avoir un rôle effecteur dans la fusion et agir comme une glycoprotéine de fusion de classe I(Gianni et al., 2005). Cependant, la récente cristallisation du complexe gH/gL chez l’HSV-2 et l’EBV (Chowdary et al., 2010; Matsuura et al., 2010) suggère que celui-ci n’agit vraisemblablement pas comme co-fusogène mais intervient plutôt pour réguler la fusion de gB. Quant à la glycoprotéine gL, son rôle propre est controversé. Certains auteurs soutiennent que gL n’agit qu’en tant que protéine chaperon pour gH (Hutchinson et al., 1992), d’autres affirment qu’elle est également impliquée dans l’attachement (Gillet et al., 2008b). Considérée comme essentielle jusqu’à présent, une étude a récemment montré que la gL de l’herpèsvirus murin 4 (MuHV-4) est non essentielle pour l’infection (Gillet et al., 2007b). Afin de mieux comprendre les mécanismes d’entrée des gammaherpèsvirus au sein de leurs cellules cibles et dès lors pouvoir mieux combattre ces infections, ce travail a été consacré à l’étude de la glycoprotéine L du BoHV-4. Il s’articule en 3 volets. Le premier volet étudie l’implication de gL dans l’entrée virale. La seconde partie étudie gL en tant que cible potentielle de neutralisation. Enfin, dans le dernier volet de ce travail, nous nous sommes intéressés plus spécifiquement à la protection de la glycoprotéine L vis-à-vis des anticorps neutralisants.   1. La glycoprotéine L de l’herpèsvirus bovin 4 est non essentielle pour l’infectivité mais déclenche l’endocytose des virions pendant l’entrée. Afin d’étudier les conséquences fonctionnelles de l’absence de gL sur l’infection par le BoHV-4, nous avons généré un virus recombinant déficient pour la glycoprotéine gL. Les virions dépourvus de gL présentent une altération de la glycosylation de gH et une incorporation moindre de gH au sein des virions, bien que ceux-ci restent infectieux. L’absence de gL s’accompagne d’un important retard de croissance virale associé à un déficit d’entrée. Ce déficit d’entrée survient à une étape postérieure à l’attachement mais antérieure à la fusion. Enfin, grâce à la réalisation de marquages immunofluorescents de virions lors de l’entrée dans la cellule cible, nous avons pu montrer que ce déficit d’entrée associé à l’absence de gL est lié à un retard d’endocytose et à un défaut de migration vers les endosomes tardifs de la cellule. En conclusion, la glycoprotéine L du BoHV-4 est non essentielle mais intervient dans l’endocytose des virions attachés en surface cellulaire. 2. Etude de la glycoprotéine gL en tant que cible de la neutralisation. Au cours de la deuxième étude, nous avons voulu déterminer l’implication de gL dans le cycle naturel du virus et dans la neutralisation de celui-ci. Une expérience in vivo réalisée chez le lapin a mis en évidence que l’absence de gL n’avait pas d’impact significatif sur l’établissement et le maintien de la latence du BoHV-4. Nous avons également montré que l’absence de gL n’affectait pas quantitativement la réponse humorale à l’encontre du BoHV-4. Par contre, des expériences de neutralisation menées avec des séra provenant de lapins infectés avec la souche sauvage ou avec la souche n’exprimant plus la glycoprotéine L ont montré l’importance de la glycoprotéine L dans la ,neutralisation virale. En effet, l’absence d’anticorps dirigés contre la gL ou contre des épitopes dépendant de sa présence réduisait de manière importante le pouvoir neutralisant des séra. Nous avons donc pu conclure que la glycoprotéine L, ou des épitopes dépendants de sa présence, sont des cibles majeures de neutralisation. 3. Etude de la protection de la glycoprotéine L vis-à-vis des anticorps neutralisants. Parmi les mécanismes de résistance des virus à la neutralisation, plusieurs études ont mis en évidence l’utilisation de boucliers de glycans (« Glycan shield ») par différents virus(Lee et al., 2008a; Wei et al., 2003b). Nous nous sommes donc intéressés au rôle des glycans dans l’évasion par le BoHV-4 des anticorps neutralisants. Nous avons dans un premier temps montré que les glycans protègent de la neutralisation. Nous avons ensuite identifié, grâce à la réalisation du protéome structural du BoHV-4 en collaboration avec l’équipe du Professeur Wattiez, 4 protéines massivement glycosylées au sein du virion à savoir gB, gL, gH et gp 180. Nous nous sommes d’abord intéressés à gp 180, celle-ci étant la protéine potentiellement la plus glycosylée. Nous avons montré que gp 180 est massivement O-glycosylée et que les virus n’exprimant plus gp 180 sont plus neutralisés par le sérum que les virus sauvage et révertant. De plus, l’absence de gp180 augmente l’accessibilité des glycoprotéines gB, gH et gL à leur anticorps spécifiques. Gp180 et ses glycans semble donc jouer le rôle de « glycan shield » à la surface du BoHV-4. En parallèle, nous avons investigué le rôle de la glycosyltransférase encodée par le gène Bo17 du BoHV-4. Nous avons montré que la glycoprotéine gp 180 est une des cibles de cette glycosyltransférase. Etant donné que le gène Bo17 subit un phénomène d’épissage alternatif qui génère soit une protéine entière enzymatiquement active soit une protéine plus courte dont l’activité enzymatique est supprimée, nous avons généré et caractérisé des virus recombinants n’exprimant que la forme longue ou que la forme courte de Bo17. Grâce à ces virus, nous avons pu montrer que le BoHV-4, via le splicing alternatif du gène Bo17, est capable de moduler la glycosylation de gp180. Dans le futur, nous voulons étudier les conséquences de ces observations sur la neutralisation du BoHV-4. Ce travail devrait nous permettre de comprendre le rôle potentiel de Bo17 et de son épissage dans la biologie de l’infection par le BoHV-4. En conclusion, ce travail a permis de mettre en évidence la complexité du mécanisme d’entrée des gammaherpèsvirus nécessaire à la protection des épitopes vulnérables de la neutralisation par les anticorps. Ce travail a aussi démontré l’importance de la O-glycosylation dans ce processus. Les données générées ont illustré la complexité des interactions glycans-virus-cellules hôtes et ont constitué une première base pour des perspectives tant fondamentales qu’appliquées. [less ▲]

Proteomic characterization of bovine herpesvirus 4 extracellular virions.

in Journal of Virology (2012), 86(21), 11567-80

Gammaherpesviruses are important pathogens in human and animal populations. During early events of infection, these viruses manipulate preexisting host cell signaling pathways to allow successful ... [more ▼]

Gammaherpesviruses are important pathogens in human and animal populations. During early events of infection, these viruses manipulate preexisting host cell signaling pathways to allow successful infection. The different proteins that compose viral particles are therefore likely to have critical functions not only in viral structures and in entry into target cell but also in evasion of the host's antiviral response. In this study, we analyzed the protein composition of bovine herpesvirus 4 (BoHV-4), a close relative of the human Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus. Using mass spectrometry-based approaches, we identified 37 viral proteins associated with extracellular virions, among which 24 were resistant to proteinase K treatment of intact virions. Analysis of proteins associated with purified capsid-tegument preparations allowed us to define protein localization. In parallel, in order to identify some previously undefined open reading frames, we mapped peptides detected in whole virion lysates onto the six frames of the BoHV-4 genome to generate a proteogenomic map of BoHV-4 virions. Furthermore, we detected important glycosylation of three envelope proteins: gB, gH, and gp180. Finally, we identified 38 host proteins associated with BoHV-4 virions; 15 of these proteins were resistant to proteinase K treatment of intact virions. Many of these have important functions in different cellular pathways involved in virus infection. This study extends our knowledge of gammaherpesvirus virions composition and provides new insights for understanding the life cycle of these viruses. [less ▲]

Sequencing of Bovine herpesvirus 4 V.test strain reveals important genome features

in Virology Journal (2011), 8(1), 406

Background Bovine herpesvirus 4 (BoHV-4) is a useful model for the human pathogenic gammaherpesviruses Epstein-Barr virus and Kaposi's Sarcoma-associated Herpesvirus. Although genome manipulations of this ... [more ▼]

Background Bovine herpesvirus 4 (BoHV-4) is a useful model for the human pathogenic gammaherpesviruses Epstein-Barr virus and Kaposi's Sarcoma-associated Herpesvirus. Although genome manipulations of this virus have been greatly facilitated by the cloning of the BoHV-4 V.test strain as a Bacterial Artificial Chromosome (BAC), the lack of a complete genome sequence for this strain limits its experimental use. Methods In this study, we have determined the complete sequence of BoHV-4 V.test strain by a pyrosequencing approach. Results The long unique coding region (LUR) consists of 108,241 bp encoding at least 79 open reading frames and is flanked by several polyrepetitive DNA units (prDNA). As previously suggested, we showed that the prDNA unit located at the left prDNA-LUR junction (prDNA-G) differs from the other prDNA units (prDNA-inner). Namely, the prDNA-G unit lacks the conserved pac-2 cleavage and packaging signal in its right terminal region. Based on the mechanisms of cleavage and packaging of herpesvirus genomes, this feature implies that only genomes bearing left and right end prDNA units are encapsulated into virions. Conclusions In this study, we have determined the complete genome sequence of the BAC-cloned BoHV-4 V.test strain and identified genome organization features that could be important in other herpesviruses. [less ▲]

Bovine Herpesvirus 4 Bo10 gene encodes a nonessential viral envelope protein that regulates viral tropism through both positive and negative effects.

in Journal of Virology (2011), 85(2), 1011-1024

All gammaherpesviruses encode a glycoprotein positionally homologous to the Epstein-Barr virus gp350 and the Kaposi's Sarcoma associated herpesvirus (KSHV) K8.1. In this study, we characterized that of ... [more ▼]

All gammaherpesviruses encode a glycoprotein positionally homologous to the Epstein-Barr virus gp350 and the Kaposi's Sarcoma associated herpesvirus (KSHV) K8.1. In this study, we characterized that of Bovine Herpesvirus-4 (BoHV-4), encoded by the Bo10 gene. We identified a 180 kDa gene product, gp180, which was incorporated into the virion envelope. A Bo10 deletion virus was viable, but showed a growth deficit associated with reduced binding to epithelial cells. This seemed to reflect an interaction of gp180 with glycosaminoglycans (GAGs), since the Bo10 mutant was both less infectious for GAG(+) cells than the wild-type and more infectious for GAG(-) cells. However, we could not identify a direct interaction between gp180 and GAGs, implying that any direct interaction must be of low affinity. This function of gp180 was very similar to that previously identified for the Murid Herpesvirus 4 gp150, and also to the Epstein-Barr virus gp350 that promotes CD21(+) cell infection and inhibits CD21(-) cell infection. We propose that such proteins generally regulate virion attachment both by binding to cells and by covering another receptor-binding protein until they are displaced. Thus they regulate viral tropism both positively and negatively depending upon the presence or absence of their receptor. [less ▲]

The bovine herpesvirus 4 Bo10 gene encodes a non-essential viral envelope protein that regulates viral tropism through both positive and negative effects

Conference (2010, November)