title: Das Ubiquitin-Proteasom-System und die Ubiquitin-E3-Ligase Nedd4 sind involviert in den Abbau der RNA-Polymerase II durch den Virulenzfaktor NSs des La Crosse-Virus
title: The ubiquitin-proteasome system and the ubiquitin E3 ligase Nedd4 are involved in the degradation of RNA polymerase II by the virulence factor NSs of La Crosse virus
Creators: name: Spiegelberg, Larissa
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Ubiquitin, Proteasom
Immunsystem
Nedd4
Sciences
Naturwissenschaften
La Crosse virus, RNA polymerase II
La Crosse-Virus, RNA-Polymerase II

description: The La Crosse virus (LACV) belongs
      to the family Bunyaviridae, one of the biggest virus
      families, and is grouped together with the prototype
      Bunyamwera virus (BUNV) and for example the Schmallenberg
      virus (SBV) into the genus Orthobunyavirus. The virus is
      transmitted by different mosquito species and is a major
      health problem in the mid-western and eastern states of the
      US due to the prevalence of infected mosquitoes in these
      areas. The virus can cause severe encephalitis and
      meningitis, especially in children under the age of 15 years.
      Such an encephalitis and meningitis can result in deleterious
      consequences including learning disabilities, cognitive
      deficits, hyperactivity, seizures, and epilepsy. LACV belongs
      to the negative-strand RNA viruses with a tri-segmented
      genome and encodes for a virulence factor, the NSs
      (non-structural protein encoded on the S segment) protein,
      which inhibits the antiviral interferon (IFN) induction of
      the infected host. It does this by selectively triggering the
      proteasomal degradation of the Rpb1 subunit of RNA polymerase
      II (RNAPII). This degradation shows similarities to the DNA
      damage response (DDR), during which Rpb1 is ubiquitinylated
      by sequentially acting ubiquitin E3 ligases and is
      consequentially targeted by the proteasome. Here, the
      ubiquitin E3 ligase Nedd4 (neural precursor cell expressed
      developmentally down-regulated protein 4) plays a major role.
      The following work demonstrates that the LACV-NSs protein
      induces a general ubiquitinylation and that this
      ubiquitinylation is lysine48 (K48) linked. Furthermore, it
      could be shown that specifically the Rpb1 subunit of RNAPII
      is ubiquitinylated. Moreover, it was demonstrated that the
      ubiquitin E3 ligase Nedd4 is involved in the degradation of
      Rpb1, as an siRNA-induced knockdown of Nedd4 partially
      rescues the degradation of Rpb1 and thus the inhibition of
      the IFN induction. In addition, it was shown that the
      subcellular localization of Nedd4 is changed by the
      expression of the LACV-NSs protein, from a normally
      homogenous distribution throughout the cell to a perinuclear
      localization. Finally, a transcriptomice analysis of the
      general host response to LACV was performed. Surprisingly, it
      became evident that the LACV-NSs protein, despite being a
      global suppressor of RNAPII, specifically targets genes of
      the innate immune system.
description: Das La Crosse-Virus (LACV) gehört
      zu der Familie der Bunyaviridae, eine der größten
      Virusfamilien, und wird unter anderem zusammen mit dem
      Prototyp Bunyamwera-Virus (BUNV) und dem Schmallenberg-Virus
      (SBV) in das Genus der Orthobunyaviren eingeteilt. Das Virus
      wird durch verschiedene Moskitospezies übertragen und stellt,
      aufgrund der Verteilung der Moskitos, im mittleren Westen und
      im Osten der USA ein Gesundheitsproblem dar. LACV kann eine
      schwere Enzephalitis und Meningitis auslösen, vor allem in
      Kindern und Jugendlichen unter 15 Jahren. Diese führen
      mitunter zu weitreichenden Folgen wie Lernschwierigkeiten,
      kognitive Defizite, Hyperaktivität, Krämpfe und Epilepsie.
      LACV gehört zu den Negativstrang-RNA-Viren mit einem
      tri-segmentiertem Genom und verfügt über einen
      Virulenzfaktor, das NSs (non-structural protein encoded on
      the S segment)-Protein, das die antivirale Interferon
      (IFN)-Induktion des infizierten Wirts inhibiert. Dies
      geschieht durch den gezielten proteasomalen Abbau der
      Rpb1-Untereinheit der RNA-Polymerase II (RNAPII). Ein solcher
      Abbau zeigt Ähnlichkeiten zu der DNA-Schadensantwort (DNA
      damage response, DDR), in der Rpb1 durch verschiedene
      Ubiquitin-E3-Ligasen ubiquitinyliert und somit dem Proteasom
      zugeführt wird. Hierbei spielt Nedd4 (neural precursor cell
      expressed developmentally down-regulated protein 4) eine
      tragende Rolle. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass das
      LACV-NSs-Protein eine generelle Ubiquitinylierung induziert,
      die Lysin48 (K48) verlinkt ist. Des Weiteren konnte gezeigt
      werden, dass im Speziellen die Rpb1-Untereinheit der RNAPII
      ubiquitinyliert wird. Zusätzlich wurde aufgezeigt, dass die
      Ubiquitin-E3-Ligase Nedd4 in den Abbau von Rpb1 involviert
      ist, da ein durch siRNA induzierter Nedd4-Knockdown den Abbau
      von Rpb1 und somit auch die Inhibition der IFN-Induktion
      teilweise aufhebt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass
      die subzelluläre Lokalisation von Nedd4 durch das
      LACV-NSs-Protein verändert wird, da Nedd4 in
      LACV-NSs-exprimierenden Zellen in perinukleären Strukturen
      akkumuliert, während es normalerweise homogen in der Zelle
      verteilt ist. Weiterhin wurde in dieser Arbeit die generelle
      Wirtszellantwort von LACV-infizierten Zellen mittels eines
      cDNA-Microarrays untersucht. Überraschenderweise stellte sich
      heraus, dass das LACV-NSs-Protein spezifisch Gene des
      angeborenen Immunsystems inhibiert, obwohl es bis dato nur
      als globaler Suppressor der RNAPII bekannt war.