二量体RNA認識は、HIV-1ゲノムパッケージングを調節します

レトロウイルスが各ビリオンにパッケージ化されたRNAゲノムの量をどのように調節するかは、長年の疑問のままです。私たちの以前の研究は、ほとんどのHIV-1粒子にウイルスRNAの2つのコピーが含まれていることを示し、パッケージ化されたゲノムの数が厳しく調節されていることを示しています。このレポートでは、HIV-1粒子にカプセル化されたRNAゲノムの数を制御するメカニズムを調べます。HIV-1は、ウイルスRNAの質量またはコピー数のいずれかによってゲノムパッケージングを調節すると仮定します。これらの2つの異なるメカニズムは、ゲノムサイズが野生型のそれから大きく逸脱すると、異なる結果を予測します。RNA質量による調節により、小さなゲノムの複数のコピーまたはパッケージ化されている大きなゲノムのコピーが1つになりますが、コピー数ごとに調節すると、サイズとは無関係にゲノムの2つのコピーがパッケージ化されます。これらの2つの仮説を区別するために、野生型HIV-1（≈9kb）よりも大きい（≈17kb）以下（≈3kb）のウイルスRNAのパッケージを調べ、ほとんどの粒子が2つの2つのパッケージをパッケージしていることがわかりました。ウイルスゲノムのコピーは、17 kbまたは3 kbであるかどうかに関係なく。したがって、HIV-1は、RNAの質量ではなく、RNAの2つのコピーをパッケージ化することによって、RNAゲノムのカプシス化を調節します。この規制を支配するメカニズムをさらに調査するために、分子間二量体または分子内二量体（自己ダイマー）を形成できる2つのパッケージ信号を含むウイルスRNAのパッケージを調べ、1つの自己ダイマーがパッケージ化されていることがわかりました。したがって、HIV-1は、RNAの2つのコピーの代わりに1つの二量体RNAを認識します。我々の発見は、二量体RNA認識がHIV-1ゲノムのカプシド化を調節し、感染性ウイルスの生成における重要なステップに関する洞察を提供する重要なメカニズムであることを明らかにしています。

How retroviruses regulate the amount of RNA genome packaged into each virion has remained a long-standing question. Our previous study showed that most HIV-1 particles contain two copies of viral RNA, indicating that the number of genomes packaged is tightly regulated. In this report, we examine the mechanism that controls the number of RNA genomes encapsidated into HIV-1 particles. We hypothesize that HIV-1 regulates genome packaging by either the mass or copy number of the viral RNA. These two distinct mechanisms predict different outcomes when the genome size deviates significantly from that of wild type. Regulation by RNA mass would result in multiple copies of a small genome or one copy of a large genome being packaged, whereas regulation by copy number would result in two copies of a genome being packaged independent of size. To distinguish between these two hypotheses, we examined the packaging of viral RNA that was larger (≈17 kb) or smaller (≈3 kb) than that of wild-type HIV-1 (≈9 kb) and found that most particles packaged two copies of the viral genome regardless of whether they were 17 kb or 3 kb. Therefore, HIV-1 regulates RNA genome encapsidation not by the mass of RNA but by packaging two copies of RNA. To further explore the mechanism that governs this regulation, we examined the packaging of viral RNAs containing two packaging signals that can form intermolecular dimers or intramolecular dimers (self-dimers) and found that one self-dimer is packaged. Therefore, HIV-1 recognizes one dimeric RNA instead of two copies of RNA. Our findings reveal that dimeric RNA recognition is the key mechanism that regulates HIV-1 genome encapsidation and provide insights into a critical step in the generation of infectious viruses.