Impact sur la relation hôte-pathogène de l'interaction entre l'hélicase UPF1 et les transporteurs rétroviraux, Rex d'HTLV-1 et Rev d'HIV-1

Because of its central role in several RNA degradation pathways, UPF1 (UP-Frameshift 1) helicase is associated with various cellular processes controlling RNA stability, such as Nonsense Mediated Decay (NMD). Among the functions associated with NMD, one as "antiviral barrier" is now clearly recognized: several viral RNAs have been shown to be targeted by NMD; in response, these viruses have also developed escape mechanisms. This is the case of the human retrovirus HTLV-1 (Human T-Lymphotropic Virus 1), whose viral protein Rex inhibits NMD. Rex, like its functional counterpart Rev from HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus 1), is essentially described as a transporter in the cytoplasmic export of unspliced viral RNAs via the exportin CRM1/XPO-1 (Chromosome Region Maintenance 1 / Exportin-1). In this context, we sought to understand how Rex inhibits NMD, whether this implies its role as a retroviral transporter, and whether, by homology, Rev of HIV acts in a similar manner. RNA stability measurements and immunoprecipitation confirmed Rex's inhibition of NMD and correlated this effect with its interaction with UPF1 and CRM1 in a CRM1-Rex-UPF1 (CRU) complex. These effects are associated with nuclear retention of UPF1. Similar results were obtained with Rev, establishing a mechanistic homology between HIV-1 and HTLV-1 in NMD inhibition. These results also suggest that Rex and Rev may induce a more global deregulation of CRM1-dependent export and associated processes. Finally, immunofluorescence and RNA immunoprecipitation experiments performed in lymphoid cell lines chronically infected with HTLV-1 also demonstrate the existence of a Rex-dependent and NMD-independent mechanism of UPF1 recruitment to viral RNA, suggesting a possible proviral role for UPF1. This work describes in a precise way and for the first time, a process of hijacking of UPF1, here by Rex, and its potential impact on cellular homeostasis via NMD inhibition. These results also open a broader question: the possible contribution of the deregulation of export by CRM1 in the pathogenesis of HTLV-1.De par son rôle central dans plusieurs voies de dégradation de l’ARN, l'hélicase UPF1 (UP-Frameshift 1) est associée à différents processus cellulaires contrôlant la stabilité de l’ARN, tels que le Nonsense Mediated Decay (NMD). Parmi les fonctions associées au NMD, celle de « barrière antivirale » est désormais clairement reconnue : plusieurs ARN viraux sont démontrés comme pouvant être ciblés par le NMD ; en réponse, ces virus ont également développé des mécanismes d'échappement. C’est le cas du rétrovirus humain HTLV-1 (Human T-Lymphotropic Virus 1), dont la protéine virale Rex inhibe le NMD. Rex, comme son homologue fonctionnel Rev d’HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus 1), est essentiellement décrite comme un acteur de l’export cytoplasmique des ARN viraux non épissés via l’exportine CRM1/XPO-1 (Chromosome Region Maintenance 1 / Exportin-1). Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre comment Rex inhibe le NMD, si cela implique son rôle de transporteur rétroviral et si, par homologie, Rev d’HIV agit de la même façon. Des mesures de stabilité de l’ARN et des immunoprécipitations ont confirmé l’inhibition du NMD par Rex et corrélé cet effet à son interaction avec UPF1 et CRM1 au sein d'un complexe CRM1-Rex-UPF1 (CRU). Ces effets sont associés à une rétention nucléaire d’UPF1. Des résultats similaires ont été obtenus avec Rev, permettant d’établir une homologie mécanistique entre HIV-1 et HTLV-1 dans l'inhibition du NMD. Ces résultats suggèrent également que Rex et Rev pourraient induire une dérégulation plus globale de l’export CRM1-dépendant et des processus associés. Enfin, des expériences d’immunofluorescence et d’immunoprécipitations de l’ARN réalisées en lignées lymphoïdes chroniquement infectées par HTLV-1 démontrent également l’existence d’un mécanisme de recrutement d'UPF1 sur l'ARN viral dépendant de Rex et indépendant du NMD, suggérant un possible rôle proviral d’UPF1. Ce travail décrit de façon précise et pour la première fois, un processus de détournement d’UPF1, ici par Rex, et son impact potentiel sur l’homéostasie cellulaire via l’inhibition du NMD. L’ensemble de ces résultats ouvrent également une question plus large : celle d’une éventuelle contribution de la dérégulation de l’export par CRM1 dans la pathogenèse d’HTLV-1

Impact sur la relation hôte-pathogène de l'interaction entre l'hélicase UPF1 et les transporteurs rétroviraux, Rex d'HTLV-1 et Rev d'HIV-1

Because of its central role in several RNA degradation pathways, UPF1 (UP-Frameshift 1) helicase is associated with various cellular processes controlling RNA stability, such as Nonsense Mediated Decay (NMD). Among the functions associated with NMD, one as "antiviral barrier" is now clearly recognized: several viral RNAs have been shown to be targeted by NMD; in response, these viruses have also developed escape mechanisms. This is the case of the human retrovirus HTLV-1 (Human T-Lymphotropic Virus 1), whose viral protein Rex inhibits NMD. Rex, like its functional counterpart Rev from HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus 1), is essentially described as a transporter in the cytoplasmic export of unspliced viral RNAs via the exportin CRM1/XPO-1 (Chromosome Region Maintenance 1 / Exportin-1). In this context, we sought to understand how Rex inhibits NMD, whether this implies its role as a retroviral transporter, and whether, by homology, Rev of HIV acts in a similar manner. RNA stability measurements and immunoprecipitation confirmed Rex's inhibition of NMD and correlated this effect with its interaction with UPF1 and CRM1 in a CRM1-Rex-UPF1 (CRU) complex. These effects are associated with nuclear retention of UPF1. Similar results were obtained with Rev, establishing a mechanistic homology between HIV-1 and HTLV-1 in NMD inhibition. These results also suggest that Rex and Rev may induce a more global deregulation of CRM1-dependent export and associated processes. Finally, immunofluorescence and RNA immunoprecipitation experiments performed in lymphoid cell lines chronically infected with HTLV-1 also demonstrate the existence of a Rex-dependent and NMD-independent mechanism of UPF1 recruitment to viral RNA, suggesting a possible proviral role for UPF1. This work describes in a precise way and for the first time, a process of hijacking of UPF1, here by Rex, and its potential impact on cellular homeostasis via NMD inhibition. These results also open a broader question: the possible contribution of the deregulation of export by CRM1 in the pathogenesis of HTLV-1.De par son rôle central dans plusieurs voies de dégradation de l’ARN, l'hélicase UPF1 (UP-Frameshift 1) est associée à différents processus cellulaires contrôlant la stabilité de l’ARN, tels que le Nonsense Mediated Decay (NMD). Parmi les fonctions associées au NMD, celle de « barrière antivirale » est désormais clairement reconnue : plusieurs ARN viraux sont démontrés comme pouvant être ciblés par le NMD ; en réponse, ces virus ont également développé des mécanismes d'échappement. C’est le cas du rétrovirus humain HTLV-1 (Human T-Lymphotropic Virus 1), dont la protéine virale Rex inhibe le NMD. Rex, comme son homologue fonctionnel Rev d’HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus 1), est essentiellement décrite comme un acteur de l’export cytoplasmique des ARN viraux non épissés via l’exportine CRM1/XPO-1 (Chromosome Region Maintenance 1 / Exportin-1). Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre comment Rex inhibe le NMD, si cela implique son rôle de transporteur rétroviral et si, par homologie, Rev d’HIV agit de la même façon. Des mesures de stabilité de l’ARN et des immunoprécipitations ont confirmé l’inhibition du NMD par Rex et corrélé cet effet à son interaction avec UPF1 et CRM1 au sein d'un complexe CRM1-Rex-UPF1 (CRU). Ces effets sont associés à une rétention nucléaire d’UPF1. Des résultats similaires ont été obtenus avec Rev, permettant d’établir une homologie mécanistique entre HIV-1 et HTLV-1 dans l'inhibition du NMD. Ces résultats suggèrent également que Rex et Rev pourraient induire une dérégulation plus globale de l’export CRM1-dépendant et des processus associés. Enfin, des expériences d’immunofluorescence et d’immunoprécipitations de l’ARN réalisées en lignées lymphoïdes chroniquement infectées par HTLV-1 démontrent également l’existence d’un mécanisme de recrutement d'UPF1 sur l'ARN viral dépendant de Rex et indépendant du NMD, suggérant un possible rôle proviral d’UPF1. Ce travail décrit de façon précise et pour la première fois, un processus de détournement d’UPF1, ici par Rex, et son impact potentiel sur l’homéostasie cellulaire via l’inhibition du NMD. L’ensemble de ces résultats ouvrent également une question plus large : celle d’une éventuelle contribution de la dérégulation de l’export par CRM1 dans la pathogenèse d’HTLV-1

The Complex Relationship between HTLV-1 and Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD)

International audienceBefore the establishment of an adaptive immune response, retroviruses can be targeted by several cellular host factors at different stages of the viral replication cycle. This intrinsic immunity relies on a large diversity of antiviral processes. In the case of HTLV-1 infection, these active innate host defense mechanisms are debated. Among these mechanisms, we focused on an RNA decay pathway called nonsense-mediated mRNA decay (NMD), which can target multiple viral RNAs, including HTLV-1 unspliced RNA, as has been recently demonstrated. NMD is a co-translational process that depends on the RNA helicase UPF1 and regulates the expression of multiple types of host mRNAs. RNA sensitivity to NMD depends on mRNA organization and the ribonucleoprotein (mRNP) composition. HTLV-1 has evolved several means to evade the NMD threat, leading to NMD inhibition. In the early steps of infection, NMD inhibition favours the production of HTLV-1 infectious particles, which may contribute to the survival of the fittest clones despite genome instability; however, its direct long-term impact remains to be investigated

Viral Subversion of the Chromosome Region Maintenance 1 Export Pathway and Its Consequences for the Cell Host

In eukaryotic cells, the spatial distribution between cytoplasm and nucleus is essential for cell homeostasis. This dynamic distribution is selectively regulated by the nuclear pore complex (NPC), which allows the passive or energy-dependent transport of proteins between these two compartments. Viruses possess many strategies to hijack nucleocytoplasmic shuttling for the benefit of their viral replication. Here, we review how viruses interfere with the karyopherin CRM1 that controls the nuclear export of protein cargoes. We analyze the fact that the viral hijacking of CRM1 provokes are-localization of numerous cellular factors in a suitable place for specific steps of viral replication. While CRM1 emerges as a critical partner for viruses, it also takes part in antiviral and inflammatory response regulation. This review also addresses how CRM1 hijacking affects it and the benefits of CRM1 inhibitors as antiviral treatments