Introduction: Infection of cells with encephalomyocarditis virus type 1 (EMCV-1, Cardiovirus A: Picornaviridae) is accompanied by suppression of cellular protein synthesis. The main role in the inhibition of cellular translation is assigned to the L and 2A «security» proteins. The mechanism of the possible influence of the L protein on cellular translation is unknown. There are hypotheses about the mechanism of influence of 2A protein on the efficiency of cap-dependent translation, which are based on interaction with translation factors and ribosome subunits. However, the available experimental data are contradictory, obtained using different approaches, and do not form a unified model of the interaction between the L and 2A proteins and the cellular translation machinery.
Aim: To study the role of L and 2A «security» proteins in the suppression of translation of cellular proteins and the efficiency of translation and processing of viral proteins in infected cells.
Materials and methods: Mutant variants of EMCV-1 were obtained to study the properties of L and 2A viral proteins: Zfmut, which has a defective L; Δ2A encoding a partially deleted 2A; Zfmut&Δ2A containing mutations in both proteins. Translational processes in infected cells were studied by Western-blot and the pulse method of incorporating radioactively labeled amino acids (14C) into newly synthesized proteins, followed by radioautography.
Results: The functional inactivation of the 2A protein does not affect the inhibition of cellular protein synthesis. A direct correlation was found between the presence of active L protein and specific inactivation of cellular protein synthesis at an early stage of viral infection. Nonspecific suppression of the translational processes of the infected cell, accompanied by phosphorylation of eIF2α, occurs at the late stage of infection. Partial removal of the 2A protein from the EMCV-1 genome does not affect the development of this process, while inactivation of the L protein accelerates the onset of complete inhibition of protein synthesis. Partial deletion of the 2A disrupts the processing of viral capsid proteins. Suppression of L protein functions leads to a decrease in the efficiency of viral translation.
Conclusion: A study of the role of EMCV-1 L and 2A proteins during the translational processes of an infected cell, first performed using infectious viral pathogens lacking active L and 2A proteins in one experiment, showed that 2A protein is not implicated in the inhibition of cellular translation in HeLa cells; L protein seems to play an important role not only in the specific inhibition of cellular translation but also in maintaining the efficient synthesis of viral proteins; 2A protein is involved not only in primary but also in secondary processing of EMCV-1 capsid proteins.
Введение. Инфицирование клеток вирусом энцефаломиокардита типа 1 (EMCV-1, Cardiovirus A: Picornaviridae) сопровождается подавлением синтеза клеточных белков. Главную роль в ингибировании клеточной трансляции отводят «секьюрити»-белкам L и 2А. Механизм возможного влияния белка L на клеточную трансляцию неизвестен. Существуют гипотезы о механизме влияния белка 2А на эффективность кэп-зависимой трансляции, которые основаны на его взаимодействии с факторами трансляции и субъединицами рибосом. Экспериментальные данные противоречивы и не позволяют сформулировать единую модель взаимодействия белков L и 2А с трансляционным аппаратом клетки. Цель. Изучить роль «секьюрити»-белков L и 2А в подавлении трансляции клеточных белков и эффективности трансляции и процессинга вирусных белков зараженных клеток. Материалы и методы. Для исследования свойств вирусных белков L и 2A получены мутантные варианты EMCV-1: Zfmut, имеющий дефектный белок L; Δ2A, кодирующий частично делетированный белок 2А; Zfmut&Δ2A, содержащий мутации в обоих белках. Течение трансляционных процессов в зараженных клетках изучали c помощью вестерн-блот-гибридизации и пульс-метода включения радиоактивно меченных аминокислот (14С) в новосинтезированные белки. Результаты. Функциональная инактивация белка 2А не влияет на ингибирование синтеза клеточных белков. Обнаружена прямая корреляция между наличием активного белка L и специфической инактивацией синтеза клеточных белков на раннем этапе вирусной инфекции. На поздних стадиях инфекции происходит неспецифическое подавление трансляционных процессов зараженной клетки, сопровождающееся фосфорилированием eIF2α. Частичное удаление белка 2А из генома EMCV-1 не влияет на течение этого процесса, в то время как инактивация белка L ускоряет наступление полного ингибирования синтеза белков. При частичной делеция белка 2А нарушается процессинг белков вирусного капсида. Подавление функций белка L приводит к снижению эффективности вирусной трансляции. Заключение. Белок 2А не влияет на ингибирование трансляции в клетках HeLa. Белок L играет важную роль не только в специфическом ингибировании клеточной трансляции, но и в поддержании эффективного синтеза вирусных белков. Белок 2А принимает участие не только в первичном, но и во вторичном процессинге капсидных белков EMCV-1.
Keywords: 2A; EMCV-1; cardioviruses; leader protein; picornaviruses; processing; translation inhibition; «security» proteins.