Neuronal Stress Pathway Mediating a Histone Methyl/Phospho Switch Is Required for Herpes Simplex Virus Reactivation

Abstract

SUMMARY Herpes simplex virus (HSV) reactivation from latent neuronal infection requires stimulation of lytic gene expression from promoters associated with repressive heterochromatin. Various neuronal stresses trigger reactivation, but how these stimuli activate silenced promoters remains unknown. We show that a neuronal pathway involving activation of c-Jun N-terminal kinase (JNK), common to many stress responses, is essential for initial HSV gene expression during reactivation. This JNK activation in neurons is mediated by dual leucine zipper kinase (DLK) and JNK-interacting protein 3 (JIP3), which direct JNK towards stress responses instead of other cellular functions. Surprisingly, JNK-mediated viral gene induction occurs independently of histone demethylases that remove repressive lysine modifications. Rather, JNK signaling results in a histone methyl/phospho switch on HSV lytic promoters, a mechanism permitting gene expression in the presence of repressive lysine methylation. JNK is present on viral promoters during reactivation, thereby linking a neuronal-specific stress pathway and HSV reactivation from latency.

La réactivation du génome d’HSV-1 de l’état de latence requiert la phosphorylation de l’hétérochromatine répressive

“…Une publication récente [8] a permis de comprendre comment, et par quels intermédiaires, la phase I de la réactivation se réalisait. En effet, afin d'étudier la phase I de la réactivation, Cliffe et ses collègues [8] ont utilisé des cultures primaires de neurones périphériques, sympathiques 2 et sensoriels. Ces neurones ont été infectés pendant 6 jours par l'HSV-1 en présence d'interféron et d'acyclovir, une drogue antivirale.…”

“…Les résultats obtenus ont montré que GSK-J4 et TCP inhibaient effectivement la déméthyla-tion de l'histone H3 mais ne bloquaient pas l'entrée en phase I du virus induite par l'inhibition de la PIK3. La phase I de JNK [8]. Des stress comme la privation en NGF ou l'inhibition de la PIK3 activent JNK via son interaction avec les protéines DLK (dual leucine zipper kinase) et JIP-3 (JNK interacting protein 3).…”

“…Ces interactions privilégient les réponses aux stress. En utilisant des lentivirus exprimant des shARN (short hairpin RNA) afin d'inhiber la synthèse de DLK ou de JIP-3, il est possible de réprimer l'expression des gènes viraux induits par l'inhibition de la PIK3 [8] montrant que DLK et JIP-3 sont nécessaires pour l'entrée d'HSV-1 en phase I. Les mécanismes par lesquels la voie de signalisation JNK induit l'expression des gènes viraux pendant la phase I ont ensuite été examinés. Durant la latence, les promoteurs des gènes viraux sont associés à des histones H3 tri-méthylées au niveau des lysines K9 (H3K9me3) et kinase), un important médiateur du stress.…”

“…Dans ces conditions, l'inhibition de la PI3K par le LY294002 conduit bien à la réactivation du génome viral et à l'activation de la voie de signalisation de JNK (identifiée par la phosphorylation de c-Jun). Inversement, l'inhibition de JNK (par les inhibiteurs SP600125 ou AS601245) altère la sortie de latence montrant ainsi que la réactivation du virus induite par l'inhibition de la PIK3 empreinte la voie de signalisation de [8] montre que, suite à un stress, l'activation de la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase) provoque la phosphorylation de la sérine S10 adjacente à la lysine K9 dans l'histone H3 (et vraisemblablement aussi dans d'autres histones et dans d'autres sites répressifs). Cette phosphorylation (H3K9me3pS10) induit l'expression simultanée de l'ensemble des gènes viraux, donc l'entrée en phase I de la réactivation, sans déméthylation de H3.…”

“…Ce travail confirme que l'initiation de l'expression du virus lors de l'infection lytique et le redémarrage de l'expression virale en sortant de la latence sont deux phénomènes bien différents, au moins lors de la phase I. Ce résultat n'est pas surprenant étant donné que l'expression des gènes viraux en sortant de la latence doit se réaliser à partir d'un génome complètement réprimé et en l'absence d'activateurs viraux de la transcription qui, comme VP16, recrutent des protéines cellulaires participant au remodelage de la chromatine. ‡ Phosphorylation of repressive histone H3K9me3 is required for HSV-1 reactivation la réactivation ne dépend donc pas de l'activité des histones déméthylases [8]. Mais alors, par quel autre mécanisme JNK peut-il induire la transcription des gènes viraux ?…”