Receptor binding and cell entry of Old World arenaviruses reveal novel aspects of virus-host interaction.

Ten years ago, the first cellular receptor for the prototypic arenavirus lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) and the highly pathogenic Lassa virus (LASV) was identified as alpha-dystroglycan (alpha-DG), a versatile receptor for proteins of the extracellular matrix (ECM). Biochemical analysis of the interaction of alpha-DG with arenaviruses and ECM proteins revealed a strikingly similar mechanism of receptor recognition that critically depends on specific sugar modification on alpha-DG involving a novel class of putative glycosyltransferase, the LARGE proteins. Interestingly, recent genome-wide detection and characterization of positive selection in human populations revealed evidence for positive selection of a locus within the LARGE gene in populations from Western Africa, where LASV is endemic. While most enveloped viruses that enter the host cell in a pH-dependent manner use clathrin-mediated endocytosis, recent studies revealed that the Old World arenaviruses LCMV and LASV enter the host cell predominantly via a novel and unusual endocytotic pathway independent of clathrin, caveolin, dynamin, and actin. Upon internalization, the virus is rapidly delivered to endosomes via an unusual route of vesicular trafficking that is largely independent of the small GTPases Rab5 and Rab7. Since infection of cells with LCMV and LASV depends on DG, this unusual endocytotic pathway could be related to normal cellular trafficking of the DG complex. Alternatively, engagement of arenavirus particles may target DG for an endocytotic pathway not normally used in uninfected cells thereby inducing an entry route specifically tailored to the pathogen's needs.

Virus-Host Interaction during Therapy against Hepatitis C Virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un problème mondial. La majorité des personnes infectées (70-85%) développent une infection chronique qui cause des complications hépatiques. Le seul régime thérapeutique approuvé pour le VHC est l'interféron alpha (IFN-α). Ce traitement a un taux de réussite de 50-80% selon le génotype de virus et le moment de l'initiation de la thérapie. Les facteurs régissant la réponse au traitement ne sont pas bien définis. Des études antérieures ont suggéré un rôle potentiel de la réponse immunitaire de l'hôte au succès de la thérapie, toutefois, ces résultats sont controversés. Nous avons émis l'hypothèse que la réponse immunitaire de l’hôte sera plus efficace chez les patients qui commencent la thérapie tôt pendant la phase aiguë de l'infection. En revanche, la réponse immunitaire sera épuisée lorsque le traitement est initié pendant la phase chronique. L'objectif principal de ce mémoire est d’étudier les facteurs immunologiques qui régissent la réponse à la thérapie, et de déterminer si la contribution de la réponse immunitaire de l'hôte peut être influencée par la période de l'infection. Nos résultats démontrent l'efficacité de la restauration de la réponse immunitaire spécifique au VHC lorsque la thérapie par l'interféron est initiée tôt. Ceci est démontré par le sauvetage des cellules T efficaces spécifiques au VHC efficace similaires à celles observées chez les individus qui ont résolu spontanément, suggérant ainsi qu'elles jouent un rôle actif dans la réponse au traitement. Toutefois, cette réponse n'a pas été restaurée chez les patients traités au cours de la phase chronique. Ces résultats ont des implications importantes dans la compréhension des mécanismes sous-jacents à la réponse aux traitements actuels et au développement des nouvelles thérapies.

Virus-host interaction in feline immunodeficiency virus (FIV) infection

Feline immunodeficiency virus (FIV) infection has been the focus of several studies because this virus exhibits genetic and pathogenic characteristics that are similar to those of the human immunodeficiency virus (HIV). FIV causes acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) in cats, nevertheless, a large fraction of infected cats remain asymptomatic throughout life despite of persistent chronic infection. This slow disease progression may be due to the presence of factors that are involved in the natural resistance to infection and the immune response that is mounted by the animals, as well as due to the adaptation of the virus to the host. Therefore, the study of virus-host interaction is essential to the understanding of the different patterns of disease course and the virus persistence in the host, and to help with the development of effective vaccines and perhaps the cure of FIV and HIV infections. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The Host Nonsense-Mediated mRNA Decay Pathway Restricts Mammalian RNA Virus Replication

In addition to classically defined immune mechanisms, cell-intrinsic processes can restrict virus infection and have shaped virus evolution. The details of this virus-host interaction are still emerging. Following a genome-wide siRNA screen for host factors affecting replication of Semliki Forest virus (SFV), a positive-strand RNA (+RNA) virus, we found that depletion of nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pathway components Upf1, Smg5, and Smg7 led to increased levels of viral proteins and RNA and higher titers of released virus. The inhibitory effect of NMD was stronger when virus replication efficiency was impaired by mutations or deletions in the replicase proteins. Consequently, depletion of NMD components resulted in a more than 20-fold increase in production of these attenuated viruses. These findings indicate that a cellular mRNA quality control mechanism serves as an intrinsic barrier to the translation of early viral proteins and the amplification of +RNA viruses in animal cells.

The impact of carbon source in Candida albicans virulence: participation of RLM1 in pathogen host interaction

Dissertação de mestrado em Genética Molecular

Metabolomic insights into the intricate gut microbial-host interaction in the development of obesity and type 2 diabetes.

Gut microbiota has recently been proposed as a crucial environmental factor in the development of metabolic diseases such as obesity and type 2 diabetes, mainly due to its contribution in the modulation of several processes including host energy metabolism, gut epithelial permeability, gut peptide hormone secretion, and host inflammatory state. Since the symbiotic interaction between the gut microbiota and the host is essentially reflected in specific metabolic signatures, much expectation is placed on the application of metabolomic approaches to unveil the key mechanisms linking the gut microbiota composition and activity with disease development. The present review aims to summarize the gut microbial-host co-metabolites identified so far by targeted and untargeted metabolomic studies in humans, in association with impaired glucose homeostasis and/or obesity. An alteration of the co-metabolism of bile acids, branched fatty acids, choline, vitamins (i.e., niacin), purines, and phenolic compounds has been associated so far with the obese or diabese phenotype, in respect to healthy controls. Furthermore, anti-diabetic treatments such as metformin and sulfonylurea have been observed to modulate the gut microbiota or at least their metabolic profiles, thereby potentially affecting insulin resistance through indirect mechanisms still unknown. Despite the scarcity of the metabolomic studies currently available on the microbial-host crosstalk, the data-driven results largely confirmed findings independently obtained from in vitro and animal model studies, putting forward the mechanisms underlying the implication of a dysfunctional gut microbiota in the development of metabolic disorders.

Découverte de nouvelles interactions entre le virus de l'Hépatite C et l'hôte par une approche combinée de Spectrométrie de Masse et de Génomique Fonctionnelle

La réplication et l’assemblage du virus de l’hépatite C (VHC) sont régulés finement dans le temps et l’espace par les interactions protéiques entre le virus avec l’hôte. La compréhension de la biologie du virus ainsi que sa pathogénicité passe par les connaissances relatives aux interactions virus/hôte. Afin d’identifier ces interactions, nous avons exploité une approche d’immunoprécipitation (IP) couplée à une détection par spectrométrie de masse (MS), pour ensuite évaluer le rôle des protéines identifiées dans le cycle viral par une technique de silençage génique. Les protéines virales Core, NS2, NS3/4A, NS4B, NS5A et NS5B ont été exprimées individuellement dans les cellules humaines 293T et immunoprécipitées afin d’isoler des complexes protéiques qui ont été soumis à l’analyse MS. Ainsi, 98 protéines de l’hôte ont été identifiées avec un enrichissement significatif et illustrant une spécificité d’interaction. L’enrichissement de protéines connues dans la littérature a démontré la force de l’approche, ainsi que la validation de 6 nouvelles interactions virus/hôte. Enfin, le rôle de ces interactants sur la réplication virale a été évalué dans un criblage génomique par ARN interférant (ARNi). Deux systèmes rapporteurs de la réplication virale ont été utilisés : le système de réplicon sous-génomique (Huh7-Con1-Fluc) et le système infectieux (J6/JFH-1/p7Rluc2a), ainsi qu’un essai de toxicité cellulaire (Alamar Blue). Parmi les protéines de l’hôte interagissant avec le VHC, 28 protéines ont démontré un effet significatif sans effet de toxicité cellulaire, suggérant fortement un rôle dans la réplication du VHC. Globalement, l’étude a mené à l’identification de nouvelles interactions virus/hôte et l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

Transcriptome profiling of Paracoccidioides brasiliensis yeast-phase cells recovered from infected mice brings new insights into fungal response upon host interaction

Paracoccidioides brasiliensis is a fungal human pathogen with a wide distribution in Latin America. It causes paracoccidioidomycosis, the most widespread systemic mycosis in Latin America. Although gene expression in P. brasiliensis had been studied, little is known about the genome sequences expressed by this species during the infection process. To better understand the infection process, 4934 expressed sequence tags (ESTs) derived from a non-normalized cDNA library from P. brasiliensis (isolate Pb01) yeast-phase cells recovered from the livers of infected mice were annotated and clustered to a UniGene (clusters containing sequences that represent a unique gene) set with 1602 members. A large-scale comparative analysis was performed between the UniGene sequences of P. brasiliensis yeast-phase cells recovered from infected mice and a database constructed with sequences of the yeast-phase and mycelium transcriptome (isolate Pb01) (https://dna.biomol.unb.br/Pb/), as well as with all public ESTs available at GenBank, including sequences of the P. brasiliensis yeast-phase transcriptome (isolate Pb18) (http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/). The focus was on the overexpressed and novel genes. From the total, 3184 ESTs (64.53%) were also present in the previously described transcriptome of yeast-form and mycelium cells obtained from in vitro cultures (https://dna.biomol.unb.br/Pb/) and of those, 1172 ESTs (23.75% of the described sequences) represented transcripts overexpressed during the infection process. Comparative analysis identified 1750 ESTs (35.47% of the total), comprising 649 UniGene sequences representing novel transcripts of P. brasiliensis, not previously described for this isolate or for other isolates in public databases. KEGG pathway mapping showed that the novel and overexpressed transcripts represented standard metabolic pathways, including glycolysis, amino acid biosynthesis, lipid and sterol metabolism. The unique and divergent representation of transcripts in the cDNA library of yeast cells recovered from infected mice suggests differential gene expression in response to the host milieu.

Differential gene expression by Paracoccidioides brasiliensis in host interaction conditions: Representational difference analysis identifies candidate genes associated with fungal pathogenesis

Paracoccidioides brasiliensis causes infection by the host inhalation of airborne propagules of the mycelia phase of the fungus. These particles reach the lungs, and disseminate to virtually all organs. Here we describe the identification of differentially expressed genes in studies of host-fungus interaction. We analyzed two cDNA populations of P. brasiliensis, one obtained from infected animals and the other an admixture of fungus and human blood thus mimicking the hematologic events of the fungal dissemination. Our analysis identified transcripts differentially expressed. Genes related to iron acquisition, melanin synthesis and cell defense were specially upregulated in the mouse model of infection. The upregulated transcripts of yeast cells during incubation with human blood were those predominantly related to cell wall remodeling/synthesis. The expression pattern of genes was independently confirmed in host conditions, revealing their potential role in the infection process. This work can facilitate functional studies of novel regulated genes that may be important for the survival and growth strategies of P. brasiliensis in humans. (c) 2006 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Parasitoid-host interaction: sensory structures involved in the parasitism behavior of Bracon vulgaris (Hymenoptera: Braconidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bifidobacterium - Human Host Interaction: Role of Human Plasminogen

Bifidobacterium is an important genus of the human gastrointestinal microbiota, affecting several host physiological features. Despite the numerous Bifidobacterium related health-promoting activities, there is still a dearth of information about the molecular mechanisms at the basis of the interaction between this microorganism and the host. Bacterial surface associated proteins may play an important role in this interaction because of their ability to intervene with host molecules, as recently reported for the host protein plasminogen. Plasminogen is the zymogen of the trypsin-like serine protease plasmin, an enzyme with a broad substrate specificity. Aim of this thesis is to deepen the knowledge about the interaction between Bifidobacterium and the human plasminogen system and its role in the Bifidobacterium-host interaction process. As a bifidobacterial model, B. animalis subsp. lactis BI07 has been used because of its large usage in dairy and pharmaceutical preparations. We started from the molecular characterization of the interaction between plasminogen and one bifidobacterial plasminogen receptor, DnaK, a cell wall protein showing high affinity for plasminogen, and went on with the study of the impact of intestinal environmental factors, such as bile salts and inflammation, on the plasminogen-mediated Bifidobacterium-host interaction. According to our in vitro findings, by enhancing the activation of the bifidobacterial bound plasminogen to plasmin, the host inflammatory response results in the decrease of the bifidobacterial adhesion to the host enterocytes, favouring bacterial migration to the luminal compartment. Conversely, in the absence of inflammation, plasminogen acts as a molecular bridge between host enterocytes and bifidobacteria, enhancing Bifidobacterium adhesion. Furthermore, adaptation to physiological concentrations of bile salts enhances the capability of this microorganism to interact with the host plasminogen system. The host plasminogen system thus represents an important and flexible tool used by bifidobacteria in the cross-talk with the host.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

Neoplastic Transformation of T Lymphocytes through Transgenic Expression of a Virus Host Modification Protein

Virus host evasion genes are ready-made tools for gene manipulation and therapy. In this work we have assessed the impact in vivo of the evasion gene A238L of the African Swine Fever Virus, a gene which inhibits transcription mediated by both NF-κB and NFAT. The A238L gene has been selectively expressed in mouse T lymphocytes using tissue specific promoter, enhancer and locus control region sequences for CD2. The resulting two independently derived transgenic mice expressed the transgene and developed a metastasic, angiogenic and transplantable CD4(+)CD8(+)CD69(-) lymphoma. The CD4(+)CD8(+)CD69(-) cells also grew vigorously in vitro. The absence of CD69 from the tumour cells suggests that they were derived from T cells at a stage prior to positive selection. In contrast, transgenic mice similarly expressing a mutant A238L, solely inhibiting transcription mediated by NF-κB, were indistinguishable from wild type mice. Expression of Rag1, Rag2, TCRβ-V8.2, CD25, FoxP3, Bcl3, Bcl2 l14, Myc, IL-2, NFAT1 and Itk, by purified CD4(+)CD8(+)CD69(-) thymocytes from A238L transgenic mice was consistent with the phenotype. Similarly evaluated expression profiles of CD4(+)CD8(+) CD69(-) thymocytes from the mutant A238L transgenic mice were comparable to those of wild type mice. These features, together with the demonstration of (mono-)oligoclonality, suggest a transgene-NFAT-dependent transformation yielding a lymphoma with a phenotype reminiscent of some acute lymphoblastic lymphomas.