Claire Montpellier, Gilles Duverlie, Marc le Maire, Cédric Montigny, Yann Ciczora, François-Loïc Cosset, Jean Dubuisson, Birke Andrea Tews, Pierre Falson, Laura Riva, Eve-Isabelle Pécheur, Antoine Loquet, Birke Bartosch, Khaled Alsaleh, François Penin, Bases moléculaires et structurales des systèmes infectieux (BMSSI), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Virus enveloppés, vecteurs et immunothérapie – Enveloped viruses, Vectors and Immuno-therapy (EVIR), Centre International de Recherche en Infectiologie (CIRI), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Protéines et Systèmes Membranaires (LPSM), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Virologie clinique et fondamentale (UVCF), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-CHU Amiens-Picardie, Virology Research Unit EA4294, Université de Picardie Jules Verne (UPJV), ANR-11-BINF-0003,MAPPING,Vers une cartographie haute résolution des interactions protéiques à l'échelle du génome.(2011), Centre International de Recherche en Infectiologie - UMR (CIRI), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Institut de biologie et chimie des protéines [Lyon] ( IBCP ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre International de Recherche en Infectiologie ( CIRI ), École normale supérieure - Lyon ( ENS Lyon ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d’Infection et d’Immunité de Lille (CIIL) - U1019 - UMR 8204 ( CIIL ), Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ) -Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -IFR142-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Protéines et Systèmes Membranaires ( LPSM ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Unité de Virologie clinique et fondamentale EA 4294, CHU Amiens-Picardie, Jules Verne University of Picardie, Bases moléculaires et structurales des systèmes infectieux ( BMSSI ), and ANR-11-BINF-0003/11-BINF-0003,MAPPING,MAPPING ( 2011 )
In hepatitis C virus (HCV)-infected cells, the envelope glycoproteins E1 and E2 assemble as a heterodimer. To investigate potential changes in the oligomerization of virion-associated envelope proteins, we performed SDS-PAGE under reducing conditions but without thermal denaturation. This revealed the presence of SDS-resistant trimers of E1 in the context of cell-cultured HCV (HCVcc) as well as in the context of HCV pseudoparticles (HCVpp). The formation of E1 trimers was found to depend on the coexpression of E2. To further understand the origin of E1 trimer formation, we coexpressed in bacteria the transmembrane (TM) domains of E1 (TME1) and E2 (TME2) fused to reporter proteins and analyzed the fusion proteins by SDS-PAGE and Western blotting. As expected for strongly interacting TM domains, TME1–TME2 heterodimers resistant to SDS were observed. These analyses also revealed homodimers and homotrimers of TME1, indicating that such complexes are stable species. The N-terminal segment of TME1 exhibits a highly conserved GxxxG sequence, a motif that is well documented to be involved in intramembrane protein-protein interactions. Single or double mutations of the glycine residues (Gly354 and Gly358) in this motif markedly decreased or abrogated the formation of TME1 homotrimers in bacteria, as well as homotrimers of E1 in both HCVpp and HCVcc systems. A concomitant loss of infectivity was observed, indicating that the trimeric form of E1 is essential for virus infectivity. Taken together, these results indicate that E1E2 heterodimers form trimers on HCV particles, and they support the hypothesis that E1 could be a fusion protein. IMPORTANCE HCV glycoproteins E1 and E2 play an essential role in virus entry into liver cells as well as in virion morphogenesis. In infected cells, these two proteins form a complex in which E2 interacts with cellular receptors, whereas the function of E1 remains poorly understood. However, recent structural data suggest that E1 could be the protein responsible for the process of fusion between viral and cellular membranes. Here we investigated the oligomeric state of HCV envelope glycoproteins. We demonstrate that E1 forms functional trimers after virion assembly and that in addition to the requirement for E2, a determinant for this oligomerization is present in a conserved GxxxG motif located within the E1 transmembrane domain. Taken together, these results indicate that a rearrangement of E1E2 heterodimer complexes likely occurs during the assembly of HCV particles to yield a trimeric form of the E1E2 heterodimer. Gaining structural information on this trimer will be helpful for the design of an anti-HCV vaccine.