腫瘍性タンパク質MDM2によるカポシ肉腫関連ヘルペスウイルスORF50タンパク質の豊富さの調節

カポシの肉腫関連ヘルペスウイルス（KSHV）のレイテンシと溶解サイクルのスイッチは、ウイルスにエンコードされたORF50タンパク質の発現によって制御されます。これまでのところ、ORF50のタンパク質の安定性の根底にある調節メカニズムは不明です。以前の研究では、ORF50 C末端領域のタンパク質存在量調節信号（PAR）がタンパク質の存在量を調節することが実証されています。PARS領域は、PARS-I（AA 490-535）とPARS-II（AA 590-650）で構成されており、いずれかの成分の変異はORF50の豊富な発現をもたらします。ここでは、ORF50タンパク質がポリユビキチン化されており、その存在量がプロテアソーム分解経路を通じて制御されることを示しています。PARS-Iモチーフは、主にORF50の存在量の制御における核局在化信号として機能しますが、核内のユビキチン酵素の結合にはPARS-IIモチーフが必要です。ユビキチンE3リガーゼであるヒト腫瘍タンパク質MDM2は、ORF50と相互作用し、細胞のORF50分解を促進できることがわかります。両方のタンパク質間の相互作用ドメインは、ORF50のPARS領域とMDM2のN末端220-AA領域にマッピングされます。さらに、ORF50レベルのMDM2を介したダウンレギュレーションに非常に関与するORF50のN末端ドメインの位置152および154のリジン残基を特定します。KSHV感染細胞内では、MDM2のレベルはウイルス溶菌サイクル中に大幅に減少し、これらの細胞のMDM2の遺伝的ノックダウンはORF50発現の増強を支持し、MDM2がORF50発現の負の調節因子であることを支持しました。集合的に、この研究はORF50の安定性の調節メカニズムを解明し、MDM2がORF50の基底レベルを下げることにより、ウイルス潜時の維持に重要な役割を果たす可能性があることを暗示しています。

The switch between latency and the lytic cycle of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) is controlled by the expression of virally encoded ORF50 protein. Thus far, the regulatory mechanism underlying the protein stability of ORF50 is unknown. Our earlier studies have demonstrated that a protein abundance regulatory signal (PARS) at the ORF50 C-terminal region modulates its protein abundance. The PARS region consists of PARS-I (aa 490-535) and PARS-II (aa 590-650), and mutations in either component result in abundant expression of ORF50. Here, we show that ORF50 protein is polyubiquitinated and its abundance is controlled through the proteasomal degradation pathway. The PARS-I motif mainly functions as a nuclear localization signal in the control of ORF50 abundance, whereas the PARS-II motif is required for the binding of ubiquitin enzymes in the nucleus. We find that human oncoprotein MDM2, an ubiquitin E3 ligase, is capable of interacting with ORF50 and promoting ORF50 degradation in cells. The interaction domains between both proteins are mapped to the PARS region of ORF50 and the N-terminal 220-aa region of MDM2. Additionally, we identify lysine residues at positions 152 and 154 in the N-terminal domain of ORF50 critically involved in MDM2-mediated downregulation of ORF50 levels. Within KSHV-infected cells, the levels of MDM2 were greatly reduced during viral lytic cycle and genetic knockdown of MDM2 in these cells favored the enhancement of ORF50 expression, supporting that MDM2 is a negative regulator of ORF50 expression. Collectively, the study elucidates the regulatory mechanism of ORF50 stability and implicates that MDM2 may have a significant role in the maintenance of viral latency by lowering basal level of ORF50.