GPS-Prot: A web-based visualization platform for integrating host-pathogen interaction data

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The increasing availability of HIV-host interaction datasets, including both physical and genetic interactions, has created a need for software tools to integrate and visualize the data. Because these host-pathogen interactions are extensive and interactions between human proteins are found within many different databases, it is difficult to generate integrated HIV-human interaction networks.</p> <p>Results</p> <p>We have developed a web-based platform, termed GPS-Prot <url>http://www.gpsprot.org</url>, that allows for facile integration of different HIV interaction data types as well as inclusion of interactions between human proteins derived from publicly-available databases, including MINT, BioGRID and HPRD. The software has the ability to group proteins into functional modules or protein complexes, generating more intuitive network representations and also allows for the uploading of user-generated data.</p> <p>Conclusions</p> <p>GPS-Prot is a software tool that allows users to easily create comprehensive and integrated HIV-host networks. A major advantage of this platform compared to other visualization tools is its web-based format, which requires no software installation or data downloads. GPS-Prot allows novice users to quickly generate networks that combine both genetic and protein-protein interactions between HIV and its human host into a single representation. Ultimately, the platform is extendable to other host-pathogen systems.</p

Sec61 Inhibitor Apratoxin S4 Potently Inhibits SARS-CoV-2 and Exhibits Broad-Spectrum Antiviral Activity

There is a pressing need for host-directed therapeutics that elicit broad-spectrum antiviral activities to potentially address current and future viral pandemics. Apratoxin S4 (Apra S4) is a potent Sec61 inhibitor that prevents cotranslational translocation of secretory proteins into the endoplasmic reticulum (ER), leading to anticancer and antiangiogenic activity both in vitro and in vivo. Since Sec61 has been shown to be an essential host factor for viral proteostasis, we tested Apra S4 in cellular models of viral infection, including SARS-CoV-2, influenza A virus, and flaviviruses (Zika, West Nile, and Dengue virus). Apra S4 inhibited viral replication in a concentration-dependent manner and had high potency particularly against SARS-CoV-2 and influenza A virus, with subnanomolar activity in human cells. Characterization studies focused on SARS-CoV-2 revealed that Apra S4 impacted a post-entry stage of the viral life-cycle. Transmission electron microscopy revealed that Apra S4 blocked formation of stacked double-membrane vesicles, the sites of viral replication. Apra S4 reduced dsRNA formation and prevented viral protein production and trafficking of secretory proteins, especially the spike protein. Given the potent and broad-spectrum activity of Apra S4, further preclinical evaluation of Apra S4 and other Sec61 inhibitors as antivirals is warranted

Module walking using an SH3-like cell-wall-binding domain leads to a new GH184 family of muramidases

Muramidases (also known as lysozymes) hydrolyse the peptidoglycan component of the bacterial cell wall and are found in many glycoside hydrolase (GH) families. Similar to other glycoside hydrolases, muramidases sometimes have noncatalytic domains that facilitate their interaction with the substrate. Here, the identification, characterization and X-ray structure of a novel fungal GH24 muramidase from Trichophaea saccata is first described, in which an SH3-like cell-wall-binding domain (CWBD) was identified by structure comparison in addition to its catalytic domain. Further, a complex between a triglycine peptide and the CWBD from T. saccata is presented that shows a possible anchor point of the peptidoglycan on the CWBD. A `domain-walking' approach, searching for other sequences with a domain of unknown function appended to the CWBD, was then used to identify a group of fungal muramidases that also contain homologous SH3-like cell-wall-binding modules, the catalytic domains of which define a new GH family. The properties of some representative members of this family are described as well as X-ray structures of the independent catalytic and SH3-like domains of the Kionochaeta sp., Thermothielavioides terrestris and Penicillium virgatum enzymes. This work confirms the power of the module-walking approach, extends the library of known GH families and adds a new noncatalytic module to the muramidase arsenal

HIV-1 Vpu is a potent transcriptional suppressor of NF-κB-elicited antiviral immune responses

Many viral pathogens target innate sensing cascades and/or cellular transcription factors to suppress antiviral immune responses. Here, we show that the accessory viral protein U (Vpu) of HIV-1 exerts broad immunosuppressive effects by inhibiting activation of the transcription factor NF-κB. Global transcriptional profiling of infected CD4 +T cells revealed that vpu-deficient HIV-1 strains induce substantially stronger immune responses than the respective wild type viruses. Gene set enrichment analyses and cytokine arrays showed that Vpu suppresses the expression of NF-κB targets including interferons and restriction factors. Mutational analyses demonstrated that this immunosuppressive activity of Vpu is independent of its ability to counteract the restriction factor and innate sensor tetherin. However, Vpu-mediated inhibition of immune activation required an arginine residue in the cytoplasmic domain that is critical for blocking NF-κB signaling downstream of tetherin. In summary, our findings demonstrate that HIV-1 Vpu potently suppresses NF-κB-elicited antiviral immune responses at the transcriptional level

Outcomes in Transcatheter Aortic Valve Replacement for Bicuspid Versus Tricuspid Aortic Valve Stenosis

Cardiolog

Strukturelle und funktionelle Analyse der Interaktion zwischen Adenovirus und Adenovirusrezeptoren

Adenovirus is a major cause of acute respiratory and ocular infections. However, despite their disease association, recombinant forms of this virus are currently being employed for gene transfer applications and vaccine delivery. A large number of the more than 50 identified serotypes of human adenovirus can use the cell surface protein CAR as primary attachment receptor on host cells. Recently, non CAR-using adenoviruses belonging to species B as well as the species D member Ad37 have been found to bind to the integral membrane protein CD46. Upon comparison of their CD46-usage, I found that the species B Ads utilize this primary attachment receptor while Ad37 recognizes CD46 less efficiently and also binds to cells via other host cell molecules, including sialic acid. Unexpectedly, I found that the soluble Ad37 fiber knob actually promoted virus infection through a novel bridging mechanism. Further investigation of the CD46 binding by species B Ads led to the identification of a site comprised of the CD46 domains SCR1 and 2 that mediates attachment of the Ad fiber protein. Structural and functional analysis of the binding site indicated a strong conservation of receptor usage by members of the Ad subspecies B2. However, a detailed kinetic analysis of CD46 binding to the fiber knobs of Ad11 (species B2) and Ad16 (species B1) indicated significant differences in CD46 association. In particular, we observed that Ad16 has a strikingly low binding affinity for CD46 due to an increased dissociation rate. Further structural and functional studies identified an extended surface loop in the Ad16 fiber knob that plays a major role in reduced binding affinity. Nonetheless, avidity effects permit efficient virus attachment and cell entry via CD46. However, the structural variations in the surface loops that regulate receptor affinity might enable this virus to evade preexisting neutralizing antibodies more efficiently. Together, my findings shed further light on CD46 association by distinct adenovirus species and could aid in the selection and development of second generation viral vectors.Adenoviren sind eine häufige Ursache von akuten Infektionen des Respirationstraktes sowie der Augenbindehaut. Trotz der Pathogenität dieses Viruses werden rekombinante Formen zum Gentranfer sowie zur Übertragung von Impfstoffen eingesetzt. Bislang wurden mehr als 50 verschiedene Adenovirustypen identifiziert, von denen die Mehrzahl das Zelloberflächenprotein CAR als primären Rezeptor auf Wirtszellen nutzt. Unlängst wurde festgestellt, daß Adenoviren der Gattung B sowie der zur Gattung D gehörende Adenovirustyp 37, die nicht CAR als Rezeptor nutzen, das integrale Membranprotein CD46 binden können. Durch einen Vergleich der Nutzung von CD46 durch diese Viren konnte ich feststellen, daß Adenoviren der Gattung B dieses Protein als primären Rezeptor nutzen, während Adenovirustyp 37 CD46 mit einem geringeren Wirkungsgrad nutzt und darüberhinaus noch weitere Moleküle an der Zelloberfläche bindet, unter anderem Sialinsäure. Überraschenderweise habe ich entdeckt, daß eine rekombinante Form der Kopfdomäne des Ad37 Fiberproteins die Infektion mit Adenoviren auf eine bisher unbekannte Weise fördert. Durch weitere Untersuchungen der Interaktion mit CD46 konnte ich feststellen, daß die Domänen SCR1 und SCR2 dieses Rezeptors die Bindungsstelle für das Fiberprotein von Adenoviren bilden. Eine Struktur- und Funktionsanalyse der Bindungsstelle deutete auf eine erhebliche Konservierung der Rezeptorinteraktion von Adenoviren der Gattung B2 hin. Eine genaue kinetische Analyse der Interaktion von CD46 mit den Fiberkopfdomänen von Adenoviren der Gattungen B2 (Ad11) und B1 (Ad16) zeigte jedoch deutliche Unterschiede in der Rezeptorbindung auf, wobei insbesondere eine äußerst niedrige Affinität von Ad16 für Cd46 auffiel. Durch weitere Struktur- und Funktionsanalysen konnte eine vorstehende Schlaufe an der Oberfläche des Ad16 Fiberkopfes identifiziert werden, die eine wichtige Ursache für die reduzierte Bindungsaffinität dieses Proteins darstellt. Trotz einer solch niedrigen Affinität kann der Virus aufgrund von Aviditätseffekten mittels CD46 in Wirtszellen eindringen. Die strukturellen Variationen in den Oberflächenschlaufen des Fiberkopfproteins, die für Unterschiede in der Bindungsaffinität verantwortlich sind, erlauben es dem Virus möglicherweise, neutralisierenden Antikörpern auszuweichen. Meine Forschungsergebnisse geben Aufschluß über die Interaktion von verschiedenen Adenovirustypen mit dem Rezeptor CD46 und können so möglicherweise die Auswahl und Entwicklung von viralen Vektoren der zweiten Generation erleichtern

Strukturelle und funktionelle Analyse der Interaktion zwischen Adenovirus und Adenovirusrezeptoren

Adenovirus is a major cause of acute respiratory and ocular infections. However, despite their disease association, recombinant forms of this virus are currently being employed for gene transfer applications and vaccine delivery. A large number of the more than 50 identified serotypes of human adenovirus can use the cell surface protein CAR as primary attachment receptor on host cells. Recently, non CAR-using adenoviruses belonging to species B as well as the species D member Ad37 have been found to bind to the integral membrane protein CD46. Upon comparison of their CD46-usage, I found that the species B Ads utilize this primary attachment receptor while Ad37 recognizes CD46 less efficiently and also binds to cells via other host cell molecules, including sialic acid. Unexpectedly, I found that the soluble Ad37 fiber knob actually promoted virus infection through a novel bridging mechanism. Further investigation of the CD46 binding by species B Ads led to the identification of a site comprised of the CD46 domains SCR1 and 2 that mediates attachment of the Ad fiber protein. Structural and functional analysis of the binding site indicated a strong conservation of receptor usage by members of the Ad subspecies B2. However, a detailed kinetic analysis of CD46 binding to the fiber knobs of Ad11 (species B2) and Ad16 (species B1) indicated significant differences in CD46 association. In particular, we observed that Ad16 has a strikingly low binding affinity for CD46 due to an increased dissociation rate. Further structural and functional studies identified an extended surface loop in the Ad16 fiber knob that plays a major role in reduced binding affinity. Nonetheless, avidity effects permit efficient virus attachment and cell entry via CD46. However, the structural variations in the surface loops that regulate receptor affinity might enable this virus to evade preexisting neutralizing antibodies more efficiently. Together, my findings shed further light on CD46 association by distinct adenovirus species and could aid in the selection and development of second generation viral vectors.Adenoviren sind eine häufige Ursache von akuten Infektionen des Respirationstraktes sowie der Augenbindehaut. Trotz der Pathogenität dieses Viruses werden rekombinante Formen zum Gentranfer sowie zur Übertragung von Impfstoffen eingesetzt. Bislang wurden mehr als 50 verschiedene Adenovirustypen identifiziert, von denen die Mehrzahl das Zelloberflächenprotein CAR als primären Rezeptor auf Wirtszellen nutzt. Unlängst wurde festgestellt, daß Adenoviren der Gattung B sowie der zur Gattung D gehörende Adenovirustyp 37, die nicht CAR als Rezeptor nutzen, das integrale Membranprotein CD46 binden können. Durch einen Vergleich der Nutzung von CD46 durch diese Viren konnte ich feststellen, daß Adenoviren der Gattung B dieses Protein als primären Rezeptor nutzen, während Adenovirustyp 37 CD46 mit einem geringeren Wirkungsgrad nutzt und darüberhinaus noch weitere Moleküle an der Zelloberfläche bindet, unter anderem Sialinsäure. Überraschenderweise habe ich entdeckt, daß eine rekombinante Form der Kopfdomäne des Ad37 Fiberproteins die Infektion mit Adenoviren auf eine bisher unbekannte Weise fördert. Durch weitere Untersuchungen der Interaktion mit CD46 konnte ich feststellen, daß die Domänen SCR1 und SCR2 dieses Rezeptors die Bindungsstelle für das Fiberprotein von Adenoviren bilden. Eine Struktur- und Funktionsanalyse der Bindungsstelle deutete auf eine erhebliche Konservierung der Rezeptorinteraktion von Adenoviren der Gattung B2 hin. Eine genaue kinetische Analyse der Interaktion von CD46 mit den Fiberkopfdomänen von Adenoviren der Gattungen B2 (Ad11) und B1 (Ad16) zeigte jedoch deutliche Unterschiede in der Rezeptorbindung auf, wobei insbesondere eine äußerst niedrige Affinität von Ad16 für Cd46 auffiel. Durch weitere Struktur- und Funktionsanalysen konnte eine vorstehende Schlaufe an der Oberfläche des Ad16 Fiberkopfes identifiziert werden, die eine wichtige Ursache für die reduzierte Bindungsaffinität dieses Proteins darstellt. Trotz einer solch niedrigen Affinität kann der Virus aufgrund von Aviditätseffekten mittels CD46 in Wirtszellen eindringen. Die strukturellen Variationen in den Oberflächenschlaufen des Fiberkopfproteins, die für Unterschiede in der Bindungsaffinität verantwortlich sind, erlauben es dem Virus möglicherweise, neutralisierenden Antikörpern auszuweichen. Meine Forschungsergebnisse geben Aufschluß über die Interaktion von verschiedenen Adenovirustypen mit dem Rezeptor CD46 und können so möglicherweise die Auswahl und Entwicklung von viralen Vektoren der zweiten Generation erleichtern