ヘルペスウイルス核脱出複合体に特異的なモノクローナル抗体の作製と特性評価

Generation and characterization of monoclonal antibodies specific for the Pseudorabies Virus nuclear egress complex.

• Julia E Hölper
• Sven Reiche
• Kati Franzke
• Thomas C Mettenleiter
• Barbara G Klupp

抄録

ヘルペスウイルスの複製の際には、新たに合成された核カプシドが小胞を介した輸送によって核外に出る。核内膜（INM）でのヘテロ二量体NECのオリゴマー化は、膜の屈曲とウイルス粒子の核内空間への出芽をもたらします。その後、INM由来の一次エンベロープが外側核膜と融合し、核カプシドを細胞質に放出します。真核細胞または合成膜中での共発現後に示されるように、２つのＮＥＣ成分は、小胞の出芽および切断の誘導に必要かつ十分である。しかし、いつ、どこで、どのようにしてNECが形成されるのか、膜の湾曲がどのように媒介され、どのように制御されているのかは不明である。PrV NEC のさまざまな構成要素に対して単特異的な抗血清は、個々のタンパク質の特徴付けと細胞内局在化に役立ちましたが、どのヘルペスウイルスに対しても NEC に特異的なツールはまだ記述されていません。小胞の出芽と切断についてより多くの知見を得るために、我々は NEC 特異的なモノクローナル抗体（mAbs）を作製することを目指した。この目的のために、以前に構造決定に使用されていた可溶性PrV NECを細菌性に発現させたマウスを免疫した。pUL31およびpUL34特異的mAbsの他に、我々はまた、複合体に対する特異性を示す両方のタンパク質の存在下でのみ反応するmAbsを同定した。これらの NEC 特異的 mAbs を用いた共焦点顕微鏡観察では、PrV 野生型感染細胞では核縁に沿った小さなパンク タ（約 0.064μm）が確認された。対照的に、約5倍の大きさの斑点（約0.35μm）が検出された。ウイルスプロテインキナーゼpUS3を欠失したPrV変異体を感染させた細胞、またはpUL31とpUL34を共発現させた細胞では、INMの大きな浸潤内に一次包埋ウイルスを神経系に蓄積させることが知られている。キネティック実験では、個々のタンパク質は感染後2～4時間ですでに検出可能であったが、NEC特異的mAbsは核脱出のタイミングに合わせて4～6時間後にのみ有意な染色を示すことが示された。これらのデータから、これらのmAbsはPrVのNECを特異的に標識していることが示唆された。

During herpesvirus replication, newly synthesized nucleocapsids exit the nucleus by a vesicle-mediated transport, which requires the nuclear egress complex (NEC), composed of the conserved viral proteins designated as pUL31 and pUL34 in the alphaherpesviruses pseudorabies virus (PrV) and herpes simplex viruses. Oligomerization of the heterodimeric NEC at the inner nuclear membrane (INM) results in membrane bending and budding of virus particles into the perinuclear space. The INM-derived primary envelope then fuses with the outer nuclear membrane to release nucleocapsids into the cytoplasm. The two NEC components are necessary and sufficient for induction of vesicle budding and scission as shown after co-expression in eukaryotic cells or in synthetic membranes. However, where and when the NEC is formed, how membrane curvature is mediated and how it is regulated, remains unclear. While monospecific antisera raised against the different components of the PrV NEC aided in the characterization and intracellular localization of the individual proteins, no NEC specific tools have been described yet for any herpesvirus. To gain more insight into vesicle budding and scission, we aimed at generating NEC specific monoclonal antibodies (mAbs). To this end, mice were immunized with bacterially expressed soluble PrV NEC, which was previously used for structure determination. Besides pUL31- and pUL34-specific mAbs, we also identified mAbs, which reacted only in the presence of both proteins indicating specificity for the complex. Confocal microscopy with those NEC-specific mAbs revealed small puncta (approx. 0.064 µm) along the nuclear rim in PrV wild type infected cells. In contrast, ca. 5-fold larger speckles (approx. 0.35 µm) were detectable in cells infected with a PrV mutant lacking the viral protein kinase pUS3, which is known to accumulate primary enveloped virions in the PNS within large invaginations of the INM, or in cells co-expressing pUL31 and pUL34. Kinetic experiments showed that while the individual proteins were detectable already between 2 to 4 hours after infection, the NEC-specific mAbs produced significant staining only after 4 to 6 hours in accordance with timing of nuclear egress. Taken together, the data indicate that these mAbs specifically label the PrV NEC.

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