Cytopathogenesis and Inhibition of Host Gene Expression by RNA Viruses

Abstract

SUMMARY Many viruses interfere with host cell function in ways that are harmful or pathological. This often results in changes in cell morphology referred to as cytopathic effects. However, pathogenesis of virus infections also involves inhibition of host cell gene expression. Thus the term “cytopathogenesis,” or pathogenesis at the cellular level, is meant to be broader than the term “cytopathic effects” and includes other cellular changes that contribute to viral pathogenesis in addition to those changes that are visible at the microscopic level. The goal of this review is to place recent work on the inhibition of host gene expression by RNA viruses in the context of the pathogenesis of virus infections. Three different RNA virus families, picornaviruses, influenza viruses, and rhabdoviruses, are used to illustrate common principles involved in cytopathogenesis. These examples were chosen because viral gene products responsible for inhibiting host gene expression have been identified, as have some of the molecular targets of the host. The argument is made that the role of the virus-induced inhibition of host gene expression is to inhibit the host antiviral response, such as the response to double-stranded RNA. Viral cytopathogenesis is presented as a balance between the host antiviral response and the ability of viruses to inhibit that response through the overall inhibition of host gene expression. This balance is a major determinant of viral tissue tropism in infections of intact animals.

The Inhibitory Receptor NKG2A Determines Lysis of Vaccinia Virus-Infected Autologous Targets by NK Cells

“…This implies that down-regulation of HLA-E could be evident before that of classical MHC class I molecules. This process could therefore represent a mechanism of NK cell recognition that is common to the many other viral infections that disrupt host protein synthesis (49). Alternatively, because we observed no classical MHC class I down-regulation in our system, vaccinia virus may encode a novel mechanism that specifically targets HLA-E, but leaves cell surface expression of other HLA class I molecules intact.…”

Expression of a pathogen-response program in peripheral blood cells defines a subgroup of Rheumatoid Arthritis patients

“…32 In summary, the RA A patients show several characteristics of viral infections, (a) the increased type I IFN signature, (b) a reduced gd gene expression signature, (c) reduced transcript levels of HLA class II molecules (data not shown) and (d) reduced transcriptional activity. 31,33,34 The fact that the RA B patients were not very different from controls in immunity-related transcript levels, may suggest that local inflammation in the joints is less severe, and therefore not as profoundly reflected in PB cells.…”

Factores asociados a la infección celular por el virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV)

“…La virulencia, que es la habilidad relativa del agente patógeno para causar enfermedad, es una manifestación de la interacción entre los efectos adversos producidos por componentes del virus y los mecanismos de defensa desarrollados por las células para tratar de eliminar la infección; sin embargo, el resultado de tal interacción siempre es determinado por el virus a través de sus factores de virulencia, función que puede ser ejercida por cualquier componente de la partícula viral (Lyles 2000). Las diferencias en el nivel de virulencia observadas entre distintas cepas de IPNV han sido atribuidas a su variación genética (Dobos 1995a), y con la propiedad del virus para modificar las vías de señalización celular a través de las proteí-nas virales codificadas por su segmento A, capaces de manipular la maquinaria celular para facilitar la síntesis viral y evadir la respuesta de defensa (Hong y col 1999, Larsen y col 2004.…”

“…Recientemente, se ha informado que la sobreexpresión de la proteína VP3 induce apoptosis en células de cultivo, pero es difícil de detectar en una infección con partículas virales completas. En cambio, VP4 y VP1 no se han asociado con efectos adversos a nivel celular, pero proteínas de actividad similar en otros virus sí se han observado con implicancia en la patogenicidad de las cepas (Lyles 2000, Liu y Vakharia 2004, Nanda y Baron 2006. Durante el proceso de infección, el hospedero expresa una variada respuesta encaminada a tratar de impedir la infección o diseminación del agente.…”

“…Para esto, el sistema de defensa inespecífico es el más importante como medida de protección para los peces y, dentro de éste, el sistema interferón (IFN) es una de las primeras líneas de defensa a la infección viral a través de inducir la síntesis de proteínas que tienen actividad antiviral; en el caso de IPNV, la proteína MxI y la proteína kinasa dependiente de RNA doble hebra (PKR) han demostrado tener actividad antiviral (Robertsen 2005). Sin embargo, se ha informado que algunos virus pueden inhibir o modular la respuesta antiviral ejercida por IFN (Lyles 2000, Nanda y Baron 2006, lo cual también es supuesto para IPNV (Rodríguez y col 2003), pero no ha sido evaluado.…”