Functional analysis of the peroxisomal and mitochondrial proteins MFF and FIS1 in HCMV evasion of the cellular antiviral response

Abstract

Peroxisomes are single membrane bound organelles involved in crucial cellular metabolic functions. They were noticed for the first time in the 1960s and, along the years, their importance for the cellular homeostasis has been increasingly highlighted. Peroxisomes and mitochondria cooperate in several cellular metabolic processes and more recently were found to have a complementary role in the antiviral innate immune response. These two organelles also share many proteins including the fission machinery key proteins MFF, FIS1 and DLP1 and the antiviral signaling protein MAVS. As the proper function of these organelles strongly depends on the capacity to adequate their shape and cellular localization in accordance with the cellular needs, and thus on the correct regulation of membrane fission events, in this work we evaluated the role of the peroxisomal and mitochondrial fission machinery, specially the key DLP1 adaptors MFF and FIS1 in the antiviral immune response against one of the most spread viruses in the community: the human cytomegalovirus (HCMV). In line with this, we started this work by characterizing the peroxisomal fission machinery and by distinguishing different roles of key components shared with mitochondria (MFF e FIS1). The role of these proteins in the peroxisomal antiviral signaling against HCMV was afterwards analyzed in detail. Our results strongly indicate that MFF plays a crucial role at the regulation of peroxisomal fission whereas FIS1 significantly impacts mitochondrial fission events. In addition, we found that MFF interacts with the HCMV viral protein vMIA and that it is essential to vMIA´s function. MFF seems to, thus, play a crucial role in HCMV´s infection. Altogether, these results empathize the importance of peroxisomal fission machinery for the RLR-mediated antiviral defense and may lead to the discovery of novel peroxisome-dependent mechanisms, which can ultimately be used as targets for antiviral therapy.

Os peroxissomas são organelos celulares de membrana simples que desempenham funções metabólicas cruciais. Eles foram descritos pela primeira vez nos anos 60 e, ao longo dos anos, sua importância para a homeostasia celular tem sido cada vez mais destacada. Ao nível celular, os peroxissomas e as mitocôndrias cooperam em vários mecanismos metabólicos e recentemente foi descoberto que também têm funções complementares ao nível da resposta imune antiviral. Estes organelos também partilham várias proteínas, incluindo as proteínas chave das suas maquinarias de divisão MFF, FIS1 e DLP1 bem como a proteína antiviral MAVS. Como a correta função destes organelos depende em grande parte da capacidade de adequar a sua morfologia e localização celular de acordo com as necessidades das células e, por isso, da correta regulação dos eventos de fissão membranar, neste trabalho decidimos avaliar o papel da maquinaria de divisão peroxissomal e mitocondrial, especificamente dos adaptadores chave da DLP1, MFF e FIS1 na resposta antiviral contra um dos vírus mais disseminados na comunidade: o citomegalovírus humano (HCMV). Assim, iniciámos este trabalho com a caracterização da maquinaria de divisão peroxissomal a com a distinção de diferentes funções das proteínas de fissão partilhadas com as mitocôndrias (MFF e FIS1). Seguidamente, analisámos em detalhe a função destas proteínas na sinalização antiviral peroxissomal na defesa contra o HCMV. Os nossos resultados indicam que a MFF desempenha um papel crucial na regulação da fissão peroxissomal, enquanto que a FIS1 parece ter maior impacto na divisão mitocondrial. Além disso, foi descoberto que a MFF interage com a proteína viral vMIA, e assim parece desempenhar um papel crucial na infeção pelo HCMV. No seu conjunto, estes resultados enfatizam a importância da maquinaria de divisão peroxissomal na defesa antiviral mediada pelos RLR e poderá levar, em última instância, à descoberta de novos mecanismos peroxissomais, que poderão ser usados com alvos terapêuticos na infeção viral.