Characterization of White bream virus reveals a novel genetic cluster of nidoviruses.

The order Nidovirales comprises viruses from the families Coronaviridae (genera Coronavirus and Torovirus), Roniviridae (genus Okavirus), and Arteriviridae (genus Arterivirus). In this study, we characterized White bream virus (WBV), a bacilliform plus-strand RNA virus isolated from fish. Analysis of the nucleotide sequence, organization, and expression of the 26.6-kb genome provided conclusive evidence for a phylogenetic relationship between WBV and nidoviruses. The polycistronic genome of WBV contains five open reading frames (ORFs), called ORF1a, -1b, -2, -3, and -4. In WBV-infected cells, three subgenomic RNAs expressing the structural proteins S, M, and N were identified. The subgenomic RNAs were revealed to share a 42-nucleotide, 5' leader sequence that is identical to the 5'-terminal genome sequence. The data suggest that a conserved nonanucleotide sequence, CA(G/A)CACUAC, located downstream of the leader and upstream of the structural protein genes acts as the core transcription-regulating sequence element in WBV. Like other nidoviruses with large genomes (>26 kb), WBV encodes in its ORF1b an extensive set of enzymes, including putative polymerase, helicase, ribose methyltransferase, exoribonuclease, and endoribonuclease activities. ORF1a encodes several membrane domains, a putative ADP-ribose 1"-phosphatase, and a chymotrypsin-like serine protease whose activity was established in this study. Comparative sequence analysis revealed that WBV represents a separate cluster of nidoviruses that significantly diverged from toroviruses and, even more, from coronaviruses, roniviruses, and arteriviruses. The study adds to the amazing diversity of nidoviruses and appeals for a more extensive characterization of nonmammalian nidoviruses to better understand the evolution of these largest known RNA viruses.

Structural and functional basis for ADP-ribose and poly(ADP-ribose) binding by viral macro domains.

Macro domains constitute a protein module family found associated with specific histones and proteins involved in chromatin metabolism. In addition, a small number of animal RNA viruses, such as corona- and toroviruses, alphaviruses, and hepatitis E virus, encode macro domains for which, however, structural and functional information is extremely limited. Here, we characterized the macro domains from hepatitis E virus, Semliki Forest virus, and severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV). The crystal structure of the SARS-CoV macro domain was determined at 1.8-Å resolution in complex with ADP-ribose. Information derived from structural, mutational, and sequence analyses suggests a close phylogenetic and, most probably, functional relationship between viral and cellular macro domain homologs. The data revealed that viral macro domains have relatively poor ADP-ribose 1"-phosphohydrolase activities (which were previously proposed to be their biologically relevant function) but bind efficiently free and poly(ADP-ribose) polymerase 1-bound poly(ADP-ribose) in vitro. Collectively, these results suggest to further evaluate the role of viral macro domains in host response to viral infection.

Biochemical characterization of arterivirus nonstructural protein 11 reveals the nidovirus-wide conservation of a replicative endoribonuclease

Nidoviruses (arteriviruses, coronaviruses, and roniviruses) are a phylogenetically compact but diverse group of positive-strand RNA viruses that includes important human and animal pathogens. Nidovirus RNA synthesis is mediated by a cytoplasmic membrane-associated replication/transcription complex that includes up to 16 viral nonstructural proteins (nsps), which carry common enzymatic activities, like the viral RNA polymerase, but also unusual and poorly understood RNA-processing functions. Of these, a conserved endoribonuclease (NendoU) is a major genetic marker that is unique to nidoviruses. NendoU activity was previously verified in vitro for the coronavirus nsp15, but not for any of its distantly related orthologs from other nidovirus lineages, like the arterivirus nsp11. Here, we show that the bacterially expressed nsp11 proteins of two arteriviruses, equine arteritis virus and porcine respiratory and reproductive syndrome virus, possess pyrimidine-specific endoribonuclease activity. RNA cleavage was independent of divalent cations in vitro and was greatly reduced by replacement of residues previously implicated in catalysis. Comparative characterization of the NendoU activity in arteriviruses and severe acute respiratory syndrome coronavirus revealed common and distinct features of their substrate requirements and reaction mechanism. Our data provide the first biochemical evidence of endoribonuclease activity associated with arterivirus nsp11 and support the conclusion that this remarkable RNA-processing enzyme, whose substrate in the infected cell remains to be identified, distinguishes nidoviruses from all other RNA viruses.

Development of a minor groove binder assay for real-time one-step RT-PCR detection of swine vesicular disease virus

The design and development of a 5' conjugated minor groove binder (MGB) probe real-time RT-PCR assay are described for rapid, sensitive and specific detection of swine vesicular disease virus (SVDV) RNA. The assay is designed to target the 2C gene of the SVDV genome and is capable of detecting 2 x 10(2) copies of an RNA standard per reaction. It does not detect any of the other RNA viruses that cause vesicular disease in pigs, or the human enterovirus, Coxsackie B5 virus (CVB5) which is closely related antigenically to SVDV. The linear range of this test was from 2 x 10(2) to 2 x 10(8) copies/mu l. The assay is rapid and can detect SVDV RNA in just over 3.5 h including the time required for nucleic acid extraction. The development of this assay provides a useful tool for the differential diagnosis of SVD or for the detection of SVDV in research applications. This study demonstrates the suitability of MGB probes as a real-time PCR chemistry for the diagnosis of swine vesicular disease. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dynamic oscillation of translation and stress granule formation mark the cellular response to virus infection

Virus infection-induced global protein synthesis suppression is linked to assembly of stress granules (SGs), cytosolic aggregates of stalled translation preinitiation complexes. To study long-term stress responses, we developed an imaging approach for extended observation and analysis of SG dynamics during persistent hepatitis C virus (HCV) infection. In combination with type 1 interferon, HCV infection induces highly dynamic assembly/disassembly of cytoplasmic SGs, concomitant with phases of active and stalled translation, delayed cell division, and prolonged cell survival. Double-stranded RNA (dsRNA), independent of viral replication, is sufficient to trigger these oscillations. Translation initiation factor eIF2a phosphorylation by protein kinase R mediates SG formation and translation arrest. This is antagonized by the upregulation of GADD34, the regulatory subunit of protein phosphatase 1 dephosphorylating eIF2a. Stress response oscillation is a general mechanism to prevent long-lasting translation repression and a conserved host cell reaction to multiple RNA viruses, which HCV may exploit to establish persistence.

Étude de la protéine sigma 1 de réovirus par génétique inverse.

Réovirus, connu sous le nom REOLYSIN®, est présentement à l'étude à titre d'agent oncolytique. Or, la spécificité du virus pour les cellules cancéreuses pourrait être optimisée par une modification au niveau de la protéine d'attachement σ1. La présente étude vise à démontrer qu'une telle amélioration est possible par l'utilisation de la méthode nouvellement décrite de génétique inverse. Par cette technique, il est possible d'ajouter un polypeptide d'une longueur de quarante acides aminés à l'extrémité C-terminale de σ1. Il est aussi possible d'engendrer des virus mutés en leur site d'activité mucinolytique. Les virus nouvellement créés démontrent une efficacité de réplication diminuée, mais demeurent infectieux. Contrairement aux méthodes traditionnellement utilisées avec réovirus, la méthode de génétique inverse permet de conserver les mutations engendrées, par substitution ou addition, au cours des cycles de réplication. Une telle étude démontre qu'il serait possible de modifier le tropisme de réovirus.

El virus de l'hepatitis C i la ribonucleasa Phumana: aspectes biològics i terapèutics

El virus de l'hepatitis C (VHC) provoca una hepatitis crònica que afecta a més de 170 milions de persones d'arreu del món. És un virus petit que es classifica dins de la família Flaviviridae i és un virus d'RNA de cadena positiva amb un genoma d'aproximadament 9.600 nucleòtids. A l'extrem 5' del genoma viral s'hi troba una regió no codificant (5'NCR) que comprèn els primers 341 nucleòtids i la seva funció està relaciona amb la traducció. Immediatament després hi ha una pauta de lectura oberta ORF que acaba en un únic codó d'aturada i codifica una poliproteïna de 3.010 aminoàcids. A continuació l'extrem 3' no codificant (3'NCR), que malgrat es desconeixen les seves funcions exactes, s'ha demostrat que és essencial per a la replicació vírica. La única poliproteïna generada és processada co- i postraduccionalment mitjançant proteases de l'hoste i víriques, donant lloc a les proteïnes estructurals (Core, E1 i E2-p7) i no estructurals (NS2-NS5B). Igual que la majoria de virus RNA, el VHC es caracteritza per tenir una taxa de mutació elevada. De fet, el genoma del virus no es pot definir com una única seqüència sinó per una població de variants molt relacionades entre sí. A aquesta manera d'organitzar la informació genètica se l'anomena quasiespècie viral i una de les seves implicacions principals és la facilitat amb què sorgeixen resistents al tractament. Els tractaments disponibles són llargs, cars, provoquen efectes secundaris considerables i només es resolen completament el 40% dels casos. Per aquesta raó es busquen altres solucions terapèutiques per combatre el virus entre les quals s'hi inclouen diferents estratègies. Una de les més innovadores i prometedores és la utilització de ribozims dirigits directament contra el genoma del virus. Aquest treball es centra en l'estudi de les noves estratègies terapèutiques basades en ribozims, concretament la ribonucleasa P. La ribonucleasa P és un ribozim que està present en tots els organismes ja que és l'enzim responsable de la maduració dels precursors d'RNA de transferència. El més interessant a nivell terapèutic és que s'ha demostrat que es pot dirigir la seva activitat cap a qualsevol RNA utilitzant una seqüència guia d'RNA que quan hibrida amb l'RNA diana, l'híbrid imita l'estructura secundària del substrat natural. En el cas del VHC, s'han estudiat ribozims dependents de seqüència (ribozims derivats d'RNAs satèl·lits i de viroides de plantes), sempre dirigits contra la regió més conservada del virus per evitar una disminució de l'eficiència del ribozim deguda a la variació de la diana. La ribonucleasa P és una endonucleasa d'activitat molt específica i es diferencia dels altres ribozims naturals en el sistema de reconeixement del substrat, reconeix elements estructurals i no de seqüència. L'objectiu final del treball és tallar in vitro l'RNA del VHC aprofitant la propietat que presenta aquest ribozim de reconèixer elements estructurals i no de seqüència ja que per a un mateix nombre de seqüències, el nombre d'estructures viables que pot adoptar l'RNA genòmic és molt més petit i per tant la variabilitat de la diana disminueix. S'han estudiat dos models d'RNasa P, la RNasa P humana guiada per seqüència guia externa (EGS) i l'RNA M1 de l'RNasa P d'E.coli unit a la seqüència guia per l'extrem 3' (ribozim M1GS). Abans però de dirigir el ribozim, s'han estudiat l'estructura i la variabilitat d'una regió del genoma del virus ja que s'ha descrit que són factors que poden limitar l'eficiència de qualsevol ribozim. Derivat d'aquests estudis s'aporten dades sobre accessibilitat i variabilitat d'una regió interna del genoma del virus de l'hepatitis C, la zona d'unió de la regió E2/NS2 (regió 2658-2869). L'estudi d'accessibilitat revela que la regió 2658-2869 del genoma del virus conté dominis oberts i tancats i que la transició entre uns i altres no és brusca si es compara amb altres regions d'estructura coneguda (regió 5' no codificant). Els resultats dels assajos in vitro amb els dos models de RNasa P mostren que s'ha aconseguit dirigir tant la ribonucleasa P humana com el ribozim M1GS cap a una zona, predeterminada segons l'estudi d'accessibilitat, com a poc estructurada i tallar l'RNA del virus. De l'anàlisi de mutacions, però, es dedueix que la regió estudiada és variable. Tot i dirigir el ribozim cap a la zona més accessible, la variació de la diana podria afectar la interacció amb la seqüència guia i per tant disminuir l'eficiència de tall. Si es proposés una estratègia terapèutica consistiria en un atac simultani de vàries dianes.D'altra banda i derivat d'un resultat inesperat on s'ha observat en els experiments control que l'extracte de RNasa P humana tallava l'RNA viral en absència de seqüències guia externes, s'ha caracteritzat una nova interacció entre l'RNA del VHC i la RNasa P humana. Per a la identificació de l'enzim responsable dels talls s'han aplicat diferents tècniques que es poden dividir en mètodes directes (RNA fingerprinting) i indirectes (immunoprecipitació i inhibicions competitives). Els resultats demostren que la ribonucleasa P humana, i no un altre enzim contaminant de l'extracte purificat, és la responsable dels dos talls específics observats i que es localitzen, un a l'entrada interna al ribosoma (IRES) i molt a prop del codó AUG d'inici de la traducció i l'altre entre la regió codificant estructural i no estructural. La ribonucleasa P és un dels enzims del metabolisme del tRNA que s'utilitza per identificar estructures similars al tRNA en substrats diferents del substrat natural. Així doncs, el fet que la ribonucleasa P reconegui i talli el genoma del VHC en dues posicions determinades suggereix que, a les zones de tall, el virus conté estructures semblants al substrat natural, és a dir estructures tipus tRNA. A més, tot i que el VHC és molt variable, els resultats indiquen que aquestes estructures poden ser importants per el virus, ja que es mantenen en totes les variants naturals analitzades. Creiem que la seva presència podria permetre al genoma interaccionar amb factors cel·lulars que intervenen en la biologia del tRNA,particularment en el cas de l'estructura tipus tRNA que es localitza a l'element IRES. Independentment però de la seva funció, es converteixen en unes noves dianes terapèutiques per a la RNasa P. S'ha de replantejar però l'estratègia inicial ja que la similitud amb el tRNA les fa susceptibles a l'atac de la ribonucleasa P, directament, en absència de seqüències guia externes.

Les sHsps en surera: capacitat protectora enfront l'estrés i variabilitat genètica

Els organismes responen a la temperatura i a molts altres estressos sintetitzant un grup de proteïnes anomenat proteïnes de xoc de calor (HSPs). En plantes les sHsps, d'entre 15 i 30 kDa formen el grup més abundant i divers, classificat en funció de la seva localització subcel.lular i homologia en: mitocondrials, cloroplàstiques, de reticle endoplasmàtic i citoplàsmiques de classe I i II. Les sHsps-CI s'ha descrit que s'indueixen per estrès tèrmic, hídric i oxidatiu (peròxid d'hidrògen, llum UV, ozó) i en resposta a algunes hormones. També s'expressen durant el desenvolupament, per exemple durant l'embriogènesi, on es creu que podrien tenir un paper protector de l'embrió enfront la dessecació. Tot i que hi ha abundants treballs que correlacionen la resistència a l'estrès i l'acumulació de sHsps-CI, els mecanismes moleculars d'aquesta activitat són poc conguts. Tot i això, per diverses sHsps-CI ha estat descrita una activitat xaperona in vitro i, més recentment, que la seva sobreexpressió augmenta la viabilitat de cèl.lules d'E.coli en condicions d'estrès tèrmic. L'estudi de l'acumulació de sHsps-CI en surera (Quercus suber) mitjançant immunodetecció en electroforesi bidimensional mostra uns patrons d'acumulació complexos i formats per dos grups d'espècies proteiques principals, a l'entorn dels 10 i 17 kDa respectivament, que mostren una inducció diferencial en funció del teixit i l'estrès. Mentre que les espècies proteiques de 17 kDa s'indueixen per temperatura però no per estrès oxidatiu, les de ca. 10 kDa ho fan per estrès oxidatiu i no per temperatura. Ambdós grups d'espècies proteiques s'acumulen conjuntament en fel.lema. Assajos de PCR i RT-PCR han permès clonar parcialment tres noves sHsps-CI en surera: Qshsp10-CI, QshspC-CI i QshspD-CI. Aquest fet confirma la multigeneïcitat de les sHsps-CI en surera que apuntava el patró bidimensional. Dels nous clons obtinguts destaca especialment Qshsp10-CI, un gen que presenta un codó stop enmig del domini -cristal.lí que fa que a la proteïna que se'n dedueix li manqui un 55% del domini -cristal.lí i tota l'extensió C-terminal. Es tractaria de la sHsp més petita i més truncada descrita fins al moment. L'anàlisi de l'expressió de Qshsp10-CI mitjançant RT-PCR mostra expressió en plantes tractades amb H2O2 però no en les que han estat sotmeses a un xoc de calor. Aprofitant l'oportunitat que oferia aquesta sHsp-CI de ser utilitzada com a model per l'estudi de la importància del domini -cristal.lí i l'extensió C-terminal en l'activitat protectora enfront l'estrès, es va voler determinar la capacitat que tenia d'augmentar la viabilitat de cèl.lules d'E. coli en condicions d'estrès tèrmic i oxidatiu. Els resultats mostren que la proteïna recombinant QsHsp10-CI, tot i la important truncació que té, és capaç de protegir cèl.lules d'E. coli en condicions d'estrès tèrmic i, remarcablement, en condicions d'estrès oxidatiu. Tots aquests resultats indiquen que les espècies proteiques de ca. 10 kDa podrien correspondre a Qshsp10-CI i tenir un paper en les cèl.lules del fel.lema en la protecció enfront l'estrès oxidatiu. L'estrès oxidatiu provoca lesions al DNA que poden produir errors en la replicació, transcripció o traducció i generar proteïnes aberrants. Donades les condicions d'estrès oxidatiu a les quals es troben sotmeses les cèl.lules del fel.lema, s'ha volgut estudiar la variabilitat dels seus àcids nucleics. La determinació de la taxa de mutació de la regió codificant del gen Qshsp17.4-CI en mRNA i DNA de fel.lema i àpex radicular, un teixit jove i en creixement actiu va mostrar unes taxes sorprenentment elevades en l'mRNA (1/1784 pb) i el DNA genòmic (1/1520 pb) del fel.lema. Aquestes taxes són les més altes descrites en un genoma nuclear eucariota i són similars a les dels virus d'RNA d'evolució ràpida com el virus de l'Hepatitis C. Amb aquestes taxes de mutació, un terç dels mRNAs del fel.lema de la surera contindrien missatges aberrants i la supervivència de les cel.lules es veuria compromesa. Això implica que el fel.lema hauria de ser considerat com un mosaic de cèl.lules genèticament heterogènies i, per tant, una sola seqüència no defineix en tota la seva amplitud un gen en aquest teixit. No es va detectar cap mutació en àpex de rel. Amb l'objectiu d'aprofundir en el coneixement de les mutacions que es donen en aquests dos teixits i per tal de poder fer una anàlisi qualitativa més completa que permetés especular sobre el seu origen, es va aplicar un mètode de selecció de seqüències mutants en base a la utilització d'enzims de restricció. Les mutacions detectades en fel.lema es corresponen amb les relacionades, en altres sistemes no nuclears (plasmidis, fags i DNA bacterià), amb l'estrès oxidatiu. En conseqüència, l'estrès oxidatiu al qual estan sotmeses les cèl.lules del fel.lema podria ser el causant de l'elevada taxa de mutació detectada. D'acord amb això, el tipus majoritari de productes d'oxidació de les bases del DNA que s'acumulen en brots de plàntules de surera en resposta al peròxid d'hidrògen produeixen el mateix tipus de mutacions detectades en l'mRNA del fel.lema de la surera. La major sensibilitat d'aquest nou mètode ha permès, a més, detectar mutacions en molècules d'mRNA de rel, un teixit en el qual no s'havia trobat cap mutació utilitzant el mètode de clonatge i seqüenciació directa. Tot i això, el tipus de mutacions predominants no estan relacionades amb l'estrès oxidatiu sinó amb erros en la reparació dels àcids nucleics.

Understanding the alphaviruses: Recent research on important emerging pathogens and progress towards their control

The alphaviruses were amongst the first arboviruses to be isolated, characterized and assigned a taxonomic status. They are globally very widespread, infecting a large variety of terrestrial animals, insects and even fish, and circulate both in the sylvatic and urban/peri-urban environment, causing considerable human morbidity and mortality. Nevertheless, despite their obvious importance as pathogens, there are currently no effective antiviral drugs with which to treat humans or animals infected by any of these viruses. The EU-supported project—VIZIER (Comparative Structural Genomics of Viral Enzymes Involved in Replication, FP6 Project: 2004-511960) was instigated with an ultimate view of contributing to the development of antiviral therapies for RNA viruses, including the alphaviruses [Coutard, B., Gorbalenya, A.E., Snijder, E.J., Leontovich, A.M., Poupon, A., De Lamballerie, X., Charrel, R., Gould, E.A., Gunther, S., Norder, H., Klempa, B., Bourhy, H., Rohayemj, J., L’hermite, E., Nordlund, P., Stuart, D.I., Owens, R.J., Grimes, J.M., Tuckerm, P.A., Bolognesi, M., Mattevi, A., Coll, M., Jones, T.A., Åqvist, J., Unger, T., Hilgenfeld, R., Bricogne, G., Neyts, J., La Colla, P., Puerstinger, G., Gonzalez, J.P., Leroy, E., Cambillau, C., Romette, J.L., Canard, B., 2008. The VIZIER project: preparedness against pathogenic RNA viruses. Antiviral Res. 78, 37–46]. This review highlights some of the major features of alphaviruses that have been investigated during recent years. After describing their classification, epidemiology and evolutionary history and the expanding geographic distribution of Chikungunya virus, we review progress in understanding the structure and function of alphavirus replicative enzymes achieved under the VIZIER programme and the development of new disease control strategies.

Cell cycle perturbations induced by infection with the coronavirus infectious bronchitis virus and their effect on virus replication

In eukaryotic cells, cell growth and division occur in a stepwise, orderly fashion described by a process known as the cell cycle. The relationship between positive-strand RNA viruses and the cell cycle and the concomitant effects on virus replication are not clearly understood. We have shown that infection of asynchronously replicating and synchronized replicating cells with the avian coronavirus infectious bronchitis virus (IBV), a positive-strand RNA virus, resulted in the accumulation of infected cells in the G(2)/M phase of the cell cycle. Analysis of various cell cycle-regulatory proteins and cellular morphology indicated that there was a down-regulation of cyclins D1 and D2 (G(2) regulatory cyclins) and that a proportion of virus-infected cells underwent aberrant cytokinesis, in which the cells underwent nuclear, but not cytoplasmic, division. We assessed the impact of the perturbations on the cell cycle for virus-infected cells and found that IBV-infected G(2)/M-phase-synchronized cells exhibited increased viral protein production when released from the block when compared to cells synchronized in the Go phase or asynchronously replicating cells. Our data suggested that IBV induces a G(2)/M phase arrest in infected cells to promote favorable conditions for viral replication.

Calicivirus translation initiation requires an interaction between VPg and eIF4E

Unlike other positive-stranded RNA viruses that use either a 5'-cap structure or an internal ribosome entry site to direct translation of their messenger RNA, calicivirus translation is dependent on the presence of a protein covalently linked to the 50 end of the viral genome (VPg). We have shown a direct interaction of the calicivirus VPg with the cap-binding protein eIF4E. This interaction is required for calicivirus mRNA translation, as sequestration of eIF4E by 4E-BP1 inhibits translation. Functional analysis has shown that VPg does not interfere with the interaction between eIF4E and the cap structure or 4E-BP1, suggesting that VPg binds to eIF4E at a different site from both cap and 4E-BP1. This work lends support to the idea that calicivirus VPg acts as a novel 'cap substitute' during initiation of translation on virus mRNA.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural proteins 3, 4, and 6 induce double-membrane vesicles

Coronaviruses (CoV), like other positive-stranded RNA viruses, redirect and rearrange host cell membranes for use as part of the viral genome replication and transcription machinery. Specifically, coronaviruses induce the formation of double-membrane vesicles in infected cells. Although these double-membrane vesicles have been well characterized, the mechanism behind their formation remains unclear, including which viral proteins are responsible. Here, we use transfection of plasmid constructs encoding full-length versions of the three transmembrane-containing nonstructural proteins (nsps) of the severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus to examine the ability of each to induce double-membrane vesicles in tissue culture. nsp3 has membrane disordering and proliferation ability, both in its full-length form and in a C-terminal-truncated form. nsp3 and nsp4 working together have the ability to pair membranes. nsp6 has membrane proliferation ability as well, inducing perinuclear vesicles localized around the microtubule organizing center. Together, nsp3, nsp4, and nsp6 have the ability to induce double-membrane vesicles that are similar to those observed in SARS coronavirus-infected cells. This activity appears to require the full-length form of nsp3 for action, as double-membrane vesicles were not seen in cells coexpressing the C-terminal truncation nsp3 with nsp4 and nsp6. IMPORTANCE Although the majority of infections caused by coronaviruses in humans are relatively mild, the SARS outbreak of 2002 to 2003 and the emergence of the human coronavirus Middle Eastern respiratory syndrome (MERS-CoV) in 2012 highlight the ability of these viruses to cause severe pathology and fatality. Insight into the molecular biology of how coronaviruses take over the host cell is critical for a full understanding of any known and possible future outbreaks caused by these viruses. Additionally, since membrane rearrangement is a tactic used by all known positive-sense single-stranded RNA viruses, this work adds to that body of knowledge and may prove beneficial in the development of future therapies not only for human coronavirus infections but for other pathogens as well.

Untangling membrane rearrangement in the Nidovirales

All known positive sense single-stranded RNA viruses induce host cell membrane rearrangement for purposes of aiding viral genome replication and transcription. Members of the Nidovirales order are no exception, inducing intricate regions of double membrane vesicles and convoluted membranes crucial for the production of viral progeny. Although these structures have been well studied for some members of this order, much remains unclear regarding the biogenesis of these rearranged membranes. Here, we discuss what is known about these structures and their formation, compare some of the driving viral proteins behind this process across the nidovirus order, and examine possible routes of mechanism by which membrane rearrangement may occur.

Does form meet function in the coronavirus replicative organelle?

If we use the analogy of a virus as a living entity, then the replicative organelle is the body where its metabolic and reproductive activities are concentrated. Recent studies have illuminated the intricately complex replicative organelles of coronaviruses, a group that includes the largest known RNA virus genomes. This review takes a virus-centric look at the coronavirus replication transcription complex organelle in the context of the wider world of positive sense RNA viruses, examining how the mechanisms of protein expression and function act to produce the factories that power the viral replication cycle.

Feline calicivirus p32, p39 and p30 proteins localize to the endoplasmic reticulum to initiate replication complex formation

In common with other positive-strand RNA viruses, replication of feline calicivirus (FCV) results in rearrangement of intracellular membranes and production of numerous membrane-bound vesicular structures on which viral genome replication is thought to occur. In this study, bioinformatics approaches have identified three of the FCV non-structural proteins, namely p32, p39 and p30, as potential transmembrane proteins. These proteins were able to target enhanced cyan fluorescent protein to membrane fractions where they behaved as integral membrane proteins. Immunofluorescence microscopy of these proteins expressed in cells showed co-localization with endoplasmic reticulum (ER) markers. Further electron microscopy analysis of cells co-expressing FCV p39 or p30 with a horseradish peroxidase protein containing the KDEL ER retention motif demonstrated gross morphological changes to the ER. Similar reorganization patterns, especially for those produced by p30, were observed in naturally infected Crandel-Rees feline kidney cells. Together, the data demonstrate that the p32, p39 and p30 proteins of FCV locate to the ER and lead to reorganization of ER membranes. This suggests that they may play a role in the generation of FCV replication complexes and that the endoplasmic reticulum may represent the potential source of the membrane vesicles induced during FCV infection.