APOBEC3 multimerization correlates with HIV-1 packaging and restriction activity in living cells.
APOBEC3 multimerization correlates with HIV-1 packaging and restriction activity in living cells.
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DOI：
10.1016/j.jmb.2013.12.014
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发表时间：
2014-03-20
影响因子：
5.6
通讯作者：
Mueller, Joachim D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Jinhui;Chen, Yan;Li, Ming;Carpenter, Michael A.;McDougle, Rebecca M.;Luengas, Elizabeth M.;Macdonald, Patrick J.;Harris, Reuben S.;Mueller, Joachim D.
APOBEC3G 属于 DNA 胞嘧啶脱氨酶家族，参与限制包括 HIV-1 在内的多种逆转录病毒。先前的研究已经确定了 Vif 缺陷的 HIV-1 限制中的两个不同的机制步骤：包装成病毒体和使病毒 cDNA 脱氨。例如，APOBEC3A虽然活性高，但未包装，因此不受限制。另一方面，APOBEC3G虽然具有较弱的酶活性，但被包装成病毒粒子并且具有很强的限制性。尽管许多研究描述了 APOBEC3 寡聚化的倾向，但其与 HIV-1 限制的相关性仍不清楚。在这里，我们通过使用分子亮度分析检查活细胞中的 APOBEC3 寡聚化来解决这个问题。我们发现 APOBEC3G 形成高阶多聚体，作为蛋白质浓度的函数。相比之下，APOBEC3A、APOBEC3C 和 APOBEC2 在所有测试浓度下都是单体。在 APOBEC3 家族的其他成员中，我们发现 APOBEC3B、APOBEC3D、APOBEC3F 和 APOBEC3H（单倍型 II）的多聚化倾向与 APOBEC3G 比与 APOBEC3A/3C/2 更相似。先前的研究表明，所有这些多聚化 APOBEC3 蛋白（但单体家族成员除外）都有能力包装成 HIV-1 颗粒并限制病毒感染性。两种不同的 APOBEC3G 突变体进一步证明了寡聚化和限制性之间的相关性，每种突变体都因多聚化、包装和 HIV-1 限制性而受到损害。总的来说，我们的结果表明 APOBEC3 蛋白的多聚化可能与包装机制有关，并最终与病毒限制有关。
APOBEC3G belongs to a family of DNA cytosine deaminases that are involved in the restriction of a broad number of retroviruses including HIV-1. Prior studies have identified two distinct mechanistic steps in Vif-deficient HIV-1 restriction: packaging into virions and deaminating viral cDNA. APOBEC3A, for example, although highly active, is not packaged and is therefore not restrictive. APOBEC3G, on the other hand, although having weaker enzymatic activity, is packaged into virions and is strongly restrictive. Although a number of studies have described the propensity for APOBEC3 oligomerization, its relevance to HIV-1 restriction remains unclear. Here, we address this problem by examining APOBEC3 oligomerization in living cells using molecular brightness analysis. We find that APOBEC3G forms high-order multimers as a function of protein concentration. In contrast, APOBEC3A, APOBEC3C and APOBEC2 are monomers at all tested concentrations. Among other members of the APOBEC3 family, we show that the multimerization propensities of APOBEC3B, APOBEC3D, APOBEC3F, and APOBEC3H (haplotype II) bear more resemblance to APOBEC3G than to APOBEC3A/3C/2. Prior studies have shown that all of these multimerizing APOBEC3 proteins, but not the monomeric family members, have the capacity to package into HIV-1 particles and restrict viral infectivity. This correlation between oligomerization and restriction is further evidenced by two different APOBEC3G mutants, which are each compromised for multimerization, packaging, and HIV-1 restriction. Overall, our results imply that multimerization of APOBEC3 proteins may be related to the packaging mechanism and ultimately to virus restriction.
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