初期エンドソームの異なるプールを使用したエンドソーム酸性化と単一のレトロウイルス融合の定量的イメージング

多様な包囲されたウイルスは、エンドサイトーシスを介して宿主細胞に入り、酸性pHに遭遇したときにエンドソーム膜と融合します。現在、ウイルスを運ぶエンドソームのpHダイナミクスと酸性化とウイルス融合の関係はあまり特徴づけられていません。ここでは、同族受容体への結合と低いpHに結合する2つの連続刺激が必要な鳥類のレトロウイルスの侵入を調べました。ウイルス膜に組み込まれた遺伝的にエンコードされたセンサーを使用して、ウイルスを運ぶエンドソームのpHを測定しました。酸誘発性ウイルス融合は、蛍光ウイルス含有量マーカーのサイトゾルへの放出として視覚化されました。ウイルスを輸送する初期の酸性エンドソームのpH値は5.6から6.5の範囲でしたが、特定の小胞では経時的に比較的安定していました。ウイルスの運動性と管腔のpHの分析により、受容体（TVA950）の膜貫通アイソフォームを発現する細胞がウイルスを優先的に分類し、ゆっくりと酸性のエンドソームにゆっくりと並べ替えたことが示されました。対照的に、GPIアンカーアイソフォーム（TVA800）を発現する細胞によって内在化されたウイルスは、静止したコンパートメントとモバイルコンパートメントの間に均一に分布していました。酸性化と融合の間の遅れ時間は有意に短く、融合孔は、より静止したコンパートメントよりも動的エンドソームの方が大きいことがわかりました。代替受容体アイソフォームを発現する細胞のモバイルコンパートメント内の同じ平均pHにもかかわらず、TVA950はTVA800受容体よりも速い融合をサポートしました。まとめて、我々の結果は、低PHトリガーの下流の融合ステップがウイルスを抱える細胞内コンパートメントの特性によって変調されることを示唆しています。

Diverse enveloped viruses enter host cells through endocytosis and fuse with endosomal membranes upon encountering acidic pH. Currently, the pH dynamics in virus-carrying endosomes and the relationship between acidification and viral fusion are poorly characterized. Here, we examined the entry of avian retrovirus that requires two sequential stimuli--binding to a cognate receptor and low pH--to undergo fusion. A genetically encoded sensor incorporated into the viral membrane was used to measure the pH in virus-carrying endosomes. Acid-induced virus fusion was visualized as the release of a fluorescent viral content marker into the cytosol. The pH values in early acidic endosomes transporting the virus ranged from 5.6 to 6.5 but were relatively stable over time for a given vesicle. Analysis of viral motility and luminal pH showed that cells expressing the transmembrane isoform of the receptor (TVA950) preferentially sorted the virus into slowly trafficking, less acidic endosomes. In contrast, viruses internalized by cells expressing the GPI-anchored isoform (TVA800) were uniformly distributed between stationary and mobile compartments. We found that the lag times between acidification and fusion were significantly shorter and fusion pores were larger in dynamic endosomes than in more stationary compartments. Despite the same average pH within mobile compartments of cells expressing alternative receptor isoforms, TVA950 supported faster fusion than TVA800 receptor. Collectively, our results suggest that fusion steps downstream of the low-pH trigger are modulated by properties of intracellular compartments harboring the virus.