Cellular mRNA decay factors involved in the hepatitis C virus life cycle

Abstract

The group of positive strand RNA ((+)RNA) viruses includes numerous plant, animal and human pathogens such as the hepatitis C virus (HCV). Their viral genomes mimic cellular mRNAs, however, besides acting as messengers for translation of viral proteins, they also act as templates for viral replication. Since these two functions are mutually exclusive, a key step in the replication of all (+) RNA viruses is the regulated exit of the genomic RNAs from the cellular translation machinery to the viral replication complexes. By using a model system that allows the replication of the plant (+) RNA Brome Mosaic Virus in yeast, it was shown by our group that the cellular decapping activators Dhh1, LSm1 and PatL1 play a key role in such transition. The LSm1 protein is a subunit of the LSm1-7 complexes. We have recently shown that these complexes interact directly with sequences in the BMV genome and that these interactions regulate the translation and replication of BMV. Interestingly, the LSm1 homolog in bacteria, Hfq, is required for the replication of the (+) RNA bacteriophage Q&#946; in E. coli.<br/>Since all (+)RNA viruses need to regulate the exit of the viral genome from the cellular translation machinery to replication and these proteins are conserved from yeast to humans, We hypothesized that the human homologues of Lsm1-7/Dhh1/Pat1 are required for the replication of human (+) RNA viruses. In this work we proved this hypothesis by showing that HCV translation and replication depend on these cellular proteins. Moreover, the requirement of these factors for efficient HCV RNA translation was linked exclusively to the 5´ and 3´ nontranslated regions (NTRs) of the viral genome. Furthermore, the LSm1-7 complex specifically interacts in vitro with essential cis-acting HCV RNA elements located in the NTRs. <br/>El grupo de virus de RNA de cadena de polaridad positiva ((+)RNA) incluye numerosos patógenos de plantas, animales y humanos, tales como el virus de la Hepatitis C (VHC). Sus genomas virales imitan a los RNAm celulares, sin embargo, además de actuar como mensajeros para la traducción de proteínas virales, también actúan como moldes para la replicación viral. Debido a que estas dos funciones son mutuamente excluyentes, un paso clave en la replicación de todos los virus (+) RNA es la salida regulada del RNA genómico desde la maquinaria de traducción celular hacia las complejos de replicación virales. Utilizando un sistema modelo que permite la replicación del virus del mosaico del bromo (VMB), un virus (+) RNA de plantas, en levaduras, nuestro grupo ha demostrado que los activadores de decapping celulares Dhh1, LSm1 y Pat1 juegan un papel clave en este paso. La proteína LSm1 es una subunidad del complejo celular LSm1-7. Hemos demostrado recientemente que dichos complejos interactúan directamente con secuencias específicas en el genoma del VMB y que dichas interacciones regulan la traducción y replicación del VMB. De manera interesante, la proteína homologa de LSm1 en bacterias, Hfq, es necesaria para la replicación del bacteriófago (+) RNA Q&#946; en E. coli.<br/>Debido a que todos los virus (+) RNA necesitan regular la salida del genoma viral desde la maquinaria traduccional de la célula hacia los complejos de replicación virales, y que las proteínas Dhh1, LSm1-7 y Pat1 están conservadas de levaduras a humanos, nuestra hipótesis es que lo homólogos humanos de Lsm1-7/Dhh1/Pat1 son requeridos para la replicación de virus (+)RNA de humanos. En este trabajo, hemos demostrado esta hipótesis mostrando que la traducción y la replicación del virus de la hepatitis C (VHC) dependen de estas proteínas celulares. Más aún, el requerimiento de estos factores para una eficiente traducción del genoma del VHC está vinculado de manera exclusiva a las regiones no traducidas (RNT) 5´ y 3´ del genome viral. Además, el complejo cellular LSm1-7 interactúa in vitro de manera específica con elementos esenciales del RNA del VHC que actúan en cis localizados en las RNTs.