Viruses have evolved to manipulate the host cell machinery for virus propagation, in part by interfering with the host cellular signaling network. Molecular studies of individual pathways have uncovered many viral host-protein targets; however, it is difficult to predict how viral perturbations will affect the signaling network as a whole. Systems biology approaches rely on multivariate, context-dependent measurements and computational analysis to elucidate how viral infection alters host cell signaling at a network level. Here we describe recent advances in systems analyses of signaling networks in both viral and non-viral biological contexts. These approaches have the potential to uncover virus- mediated changes to host signaling networks, suggest new therapeutic strategies, and assess how cell-to-cell variability affects host responses to infection. We argue that systems approaches will both improve understanding of how individual virus-host protein interactions fit into the progression of viral pathogenesis and help to identify novel therapeutic targets.
Plasmodesmata (PDs) are specialized intercellular channels that facilitate the exchange of various molecules, including sugars, ribonucleoprotein complexes, transcription factors, and mRNA. Their diameters, estimated to be 2.5 nm in the neck region, are too small to transfer viruses or viral genomes. Tobacco mosaic virus and Potexviruses are the most extensively studied viruses. In viruses, the movement protein (MP) is responsible for the PD gating that allows the intercellular movement of viral genomes. Various host factors interact with MP to regulate complicated mechanisms related to PD gating. Virus replication and assembly occur in viral replication complex (VRC) with membrane association, especially in the endoplasmic reticulum. VRC have a highly organized structure and are highly regulated by interactions among the various host factors, proteins encoded by the viral genome, and the viral genome. Virus trafficking requires host machineries, such as the cytoskeleton and the secretory systems. MP facilitates the virus replication and movement process. Despite the current level of understanding of virus movement, there are still many unknown and complex interactions between virus replication and virus movement. While numerous studies have been conducted to understand plant viruses with regards to cell-to-cell movement and replication, there are still many knowledge gaps. To study these interactions, adequate research tools must be used such as molecular, and biochemical techniques. Without such tools, virologists will not be able to gain an accurate or detailed understanding of the virus infection process.
Seo, Jang-Kyun;Hwang, Sung-Hyun;Kang, Sung-Hwan;Choi, Hong-Soo;Lee, Su-Heon;Sohn, Seong-Han;Kim, Kook-Hyung
The Plant Pathology Journal
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제23권4호
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pp.281-286
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2007
Interactions between viral proteins and host proteins are essential for virus replication. Especially, translation of viral genes completely depends on the host machinery. In potyviruses, interactions of genome-linked viral protein (VPg) with host translation factors including eIF4E, eIF(iso)4E, and poly(A)-binding protein (PABP) has previously been characterized. In this study, we investigated interactions between Soybean mosaic virus (SMV) viral proteins and host translation factors by yeast two-hybrid system. SMV VPg interacted with eIF4E, eIF(iso)4E, and PABP in yeast two-hybrid system, while SMV helper component proteinase (HC-pro) interacted with neither of those proteins. The interaction between SMV NIb and PABP was also detected. These results are consistent with those reported previously in other potyviruses. Interestingly, we found reproducible and specific interactions between SMV coat protein (CP) and PABP. Deletion analysis showed that the region of CP comprising amino acids 116 to 206 and the region of PABP comprising amino acids 520 to 580 are involved in CP/PABP interactions. Soybean library screening with SMV NIb by yeast two-hybrid assay also identified several soybean proteins including chlorophyll a/b binding preprotein, photo-system I-N subunit, ribulose 1,5-biphosphate carboxylase, ST-LSI protein, translation initiation factor 1, TIR-NBS type R protein, RNA binding protein, ubiquitin, and LRR protein kinase. Altogether, these results suggest that potyviral replicase may comprise a multi-protein complex with PABP, CP, and other host factors.
기주 식물체 내에서 식물바이러스의 증식과 이동 여부는 바이러스 게놈과 기주 간의 상호작용에 의해 결정된다. 바이러스는 기주 내에서 바이러스가 증식하고 이동하기 위해서는 기주의 요소들을 이용해야 하며, 이러한 기주 요소들은 바이러스의 기주내 침입(entry),바이러스 유전자의 발현, 그리고 바이러스 입자형성(virion assembly) 등 모든 과정에서 직접적으로 관여를 하거나, 또는 기주 단백질 발현과 저항성을 조절하여 바이러스 증식에 간접적으로 관여를 한다. 기주 요소들과 상호작용을 통해서 바이러스 증식에 관여함으로써, 기주 특이성 및 바이러스의 병 발생에 관여를 할 것으로 보고 있다.
Foot-and-Mouth Disease (FMD) is a highly contagious trans-boundary viral disease caused by FMD virus, which causes huge economic losses. FMDV infects cloven hoofed (two-toed) mammals such as cattle, sheep, goats, pigs and various wildlife species. To control the FMDV, it is necessary to understand the life cycle and the pathogenesis of FMDV in host. Especially, the protein-protein interaction between FMDV and host will help to understand the survival cycle of viruses in host cell and establish new therapeutic strategies. However, the computational approach for protein-protein interaction between FMDV and pig hosts have not been applied to studies of the onset mechanism of FMDV. In the present work, we have performed the prediction of the pig's proteins which interact with FMDV based on RNA-Seq data, protein sequence, and structure information. After identifying the virus-host interaction, we looked for meaningful pathways and anticipated changes in the host caused by infection with FMDV. A total of 78 proteins of pig were predicted as interacting with FMDV. The 156 interactions include 94 interactions predicted by sequence-based method and the 62 interactions predicted by structure-based method using domain information. The protein interaction network contained integrin as well as STYK1, VTCN1, IDO1, CDH3, SLA-DQB1, FER, and FGFR2 which were related to the up-regulation of inflammation and the down-regulation of cell adhesion and host defense systems such as macrophage and leukocytes. These results provide clues to the knowledge and mechanism of how FMDV affects the host cell.
Alternanthera mosaic virus (AltMV) is a member of the genus Potexvirus which has been known for less than twenty years, and has been detected in Australasia, Europe, North and South America, and Asia. The natural host range to date includes species in at least twenty-four taxonomically diverse plant families, with species in at least four other families known to be infected experimentally. AltMV has been shown to differ from Potato virus X (PVX), the type member of the genus Potexvirus, in a number of ways, including the subcellular localization of the Triple Gene Block 3 (TGB3) protein and apparent absence of interactions between TGB3 and TGB2. Differences between AltMV variants have allowed identification of viral determinants of pathogenicity, and identification of residues involved in interactions with host proteins. Infectious clones of AltMV differing significantly in symptom severity and efficiency of RNA silencing suppression have been produced, suitable either for high level protein expression (with efficient RNA silencing suppression) or for Virus-Induced Gene Silencing (VIGS; with weaker RNA silencing suppression), demonstrating a range of utility not available with most other plant viral vectors. The difference in silencing suppression efficiency was shown to be due to a single amino acid residue substitution in TGB1, and to differences in subcellular localization of TGB1 to the nucleus and nucleolus. The current state of knowledge of AltMV biology, including host range, strain differentiation, host interactions, and utility as a plant viral vector for both protein expression and VIGS are summarized.
NK cells belong to innate lymphoid cells and able to eliminate infected cells and tumor cells. NK cells play a valuable role in controlling viral infections. Also, they have the potential to shape the adaptive immunity via a unique crosstalk with the different immune cells. Murine models are important tools for delineating the immunological phenomena in viral infection. To decipher the immunological virus-host interactions, two major infection models are being investigated in mice regarding NK cell-mediated recognition: murine cytomegalovirus (MCMV) and lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). In this review, we recapitulate recent findings regarding the multifaceted role of NK cells in controlling LCMV and MCMV infections and outline the exquisite interplay between NK cells and other immune cells in these two settings. Considering that, infections with MCMV and LCMV recapitulates many physiopathological characteristics of human cytomegalovirus infection and chronic virus infections respectively, this study will extend our understanding of NK cells biology in interactions between the virus and its natural host.
Many important horticultural and field crops are susceptible to virus infections or may possess a degree of resistance to some viruses, but become infected by others. Plant viruses enter cells through the presence of wounds, and replicate intracellularly small genomes that encode genes required for replication, cell-to-cell movement and encapsidation. There are numerous evidences from specific virus-host interactions to require the involvement of host factors and steps during viral replication cycle. However, viruses should deal with host defense responses either by general or specific mechanisms, targeting viral components or genome itself. On the other hand, the host plants have also adapted to defend themselves against viral attack by operating different lines of resistance responses. The defense-related interactions provide new insights into the complex molecular strategies for hosts for defense and counter-defense employed by viruses.
The global spread of flaviviruses has triggered major outbreaks worldwide, significantly impacting public health, society, and economies. This has intensified research efforts to understand how flaviviruses interact with their hosts and manipulate the immune system, underscoring the need for advanced research tools. RNA-sequencing (RNA-seq) technologies have revolutionized our understanding of flavivirus infections by offering transcriptome analysis to dissect the intricate dynamics of virus-host interactions. Bulk RNA-seq provides a macroscopic overview of gene expression changes in virus-infected cells, offering insights into infection mechanisms and host responses at the molecular level. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) provides unprecedented resolution by analyzing individual infected cells, revealing remarkable cellular heterogeneity within the host response. A particularly innovative advancement, virus-inclusive single-cell RNA sequencing (viscRNA-seq), addresses the challenges posed by non-polyadenylated flavivirus genomes, unveiling intricate details of virus-host interactions. In this review, we discuss the contributions of bulk RNA-seq, scRNA-seq, and viscRNA-seq to the field, exploring their implications in cell line experiments and studies on patients infected with various flavivirus species. Comprehensive transcriptome analyses from RNA-seq technologies are pivotal in accelerating the development of effective diagnostics and therapeutics, paving the way for innovative treatments and enhancing our preparedness for future outbreaks.
Molecular analysis has been done for characterization of the interactions between three beet curly top virus (BCTV) strains and two Arabidopsis ecotypes in terms of virus inducible disease symptoms and infectivities. The total DNA was isolated from three tissues (shoot tips, infection origins and roots) of virus infected plants and this DNA was analyzed by quantitatively and qualitatively to elucidate virus movement and symptom development. CTV-Worland infected Col-O and Sei-O showed only symptom shown in hypersusceptible ecotype Sei-O by BCTV-worland was shoot tip stunting. Kinetics of virus DNA accumulation of three different viruses indicated that roots contained more virus DNA than shoot tips or infection origins, and that disease symptom severity was strongly correlated with virus DNA accumulation. These results suggest that the mild and Worland-specific symptoms shown in Sei-O by BCTV-worland are caused by the interactions of host factors provided by hypersusceptible ecotype and viral factors of mild strain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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