Phleboviruses versus the Type I/III Interferon Response: How Sandfly Fever Sicilian Virus NSs Tackles Interferon Induction and PKR-Mediated Restriction

Phleboviren (Ordnung Bunyavirales, Familie Phenuiviridae) sind Arboviren, die aufgrund der geographischen Expansion bekannter und der Identifizierung zahlreicher neuer Mitglieder global vermehrt auftreten. Sie umfassen ein breites Spektrum an Virulenz, darunter klinisch inapparente Infektionen, fiebrige Erkrankungen, Enzephalitis, bis hin zu hämorrhagischem Fieber und Multiorganversagen – wobei neue Isolate sowohl hochpathogene Mitglieder als auch zahllose andere mit soweit unbekanntem Krankheitspotential beinhalten. Das Rifttalfieber-Virus (RVFV), ein lange bekanntes Mitglied, ist hochpathogen für Mensch und Vieh. Daher wurde RVFV ausgiebig molekular charakterisiert, was das Nichtstrukturprotein NSs als Antagonist des antiviralen Interferon (IFN)-Systems und Hauptvirulenzfaktor im Säugetierwirt etabliert hat. Das sizilianische Sandfliegenfieber-Virus (SFSV) dagegen wurde während des Zweiten Weltkriegs als Erreger des „Sandfliegenfiebers”, einer selbstlimitierten fiebrigen Erkrankung, identifiziert. Heute ist es bekannt als eines der Phleboviren mit der weitesten geographischen Verbreitung und verursacht Symptome hauptsächlich in immunologisch naiven Soldaten und Reisenden. Obwohl SFSV im Hinblick auf das klinische Bild ausführlich charakterisiert wurde, ist seine Interaktion mit dem Säugetierwirt auf der molekularen Ebene fast komplett unbekannt. In dieser Arbeit haben wir daher die molekularen Mechanismen aufgeklärt, mit denen das NSs-Protein von SFSV dem IFN-System entgegenwirkt. Wir konnten zeigen, dass SFSV NSs die Induktion von Typ-I- und III IFN dämpft, indem es gezielt die DNA-Bindedomäne des Transkriptionsfaktors IRF3 verdeckt. Trotz der Inhibition von IRF3 unterband SFSV die IFN-Induktion dennoch nicht vollständig, was zu einer IFNabhängigen Hochregulation des Transkriptionsfaktors IRF7 führt, der nicht von SFSV NSs beeinträchtigt wird und die IFN-Induktion fördert. Zusätzlich versagte SFSV NSs darin, die IFN-Signaltransduktion zu behindern, woraus eine erhebliche Expression anti-phleboviraler IFN-stimulierter Gene (ISGs) resultierte. Folglich scheint SFSV NSs eher ein Modulator als ein starker Antagonist des IFN-Systems zu sein. Daneben besitzt die Proteinkinase R (PKR) aufgrund der Phosphorylierung des eukaryotischen Initiationsfaktors 2α (eIF2α), und der resultierenden Blockade der Proteinbiosynthese eine stark restriktive Aktivität gegenüber Phleboviren. Überraschenderweise fanden wir, dass das SFSV NSs eine PKR-Resistenz vermittelt und die Translation steigert, ohne jedoch die PKR-Aktivierung oder die eIF2α-Phosphorylierung zu beeinträchtigen. Vielmehr wirkt SFSV NSs auf den nachgeschalteten eIF2B-Komplex, den regulatorischen Knotenpunkt der integrierten Stressantwort. Bemerkenswerterweise hemmen alle bisher charakterisierten viralen PKR-Antagonisten die PKR-Aktivierung oder die eIF2α-Phosphorylierung, sodass die Manipulation von eIF2B durch SFSV NSs eine neue virale Evasionsstrategie darstellt. Interessanterweise zeichnete sich bei unseren Untersuchungen ein gemeinsames Muster ab: Das hochvirulente RVFV setzt sein NSs-Protein für den proteasomalen Abbau seiner Zielfaktoren ein, agiert also sozusagen katalytisch. Daneben verursacht es eine globale Blockade der Genexpresssion des Wirtes, um dem IFN-System zu entgehen. Das NSs des weniger virulenten SFSV dagegen beeinträchtigt nicht die Expressionslevel von Zielfaktoren, sondern scheint sowohl die Hemmung der IFN-Induktion als auch die PKR-Evasion auf stöchiometrische Weise zu vermitteln. In Anbetracht seiner Bedeutung als alleiniger phleboviraler IFN-Antagonist wurde spekuliert, dass das NSs-Protein ein Korrelat für die Virulenz darstellt. Unsere Daten zu SFSV NSs unterstützen diese Hypothese und sprechen für die Charakterisierung der NSs-Proteine neuartiger Phleboviren bezüglich ihrer Fähigkeit, die IFN-Induktion, die IFN-Signaltransduktion und die PKR-Aktivität zu hemmen, um ihr Krankheitspotential besser einzuschätzen.