• No results found

Cardiac Cell Type-Specific Differences in the Interferon (IFN) Response, and Reovirus Repression of IFN

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "Cardiac Cell Type-Specific Differences in the Interferon (IFN) Response, and Reovirus Repression of IFN"

Copied!
196
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

ABSTRACT 

ZURNEY, JENNIFER M. Cardiac Cell Type‐Specific Differences in the Interferon (IFN)  Response, and Reovirus Repression of IFN. (Under the direction of Dr. Barbara Sherry).   

Viral myocarditis is an important human disease associated with a wide variety of  viruses.  The cardiac damage and inflammation associated with viral myocarditis can be  immune mediated and/or due to direct cytopathic effect.  Reovirus‐induced myocarditis  reflects direct virus‐mediated apoptosis of cardiac cells, providing an excellent model to 

study direct cytopathic effect in the heart.  Previous work has found interferon‐beta (IFN‐β)  to be an important determinant for protection against viral myocarditis.  Importantly, IFN  signals through the Jak‐STAT pathway to induce the expression of interferon‐stimulated  genes (ISGs) and establish an antiviral state.  First, we investigated the underlying 

(2)

described for any virus.  The M1 gene has also previously been identified as a determinant  of virus strain‐specific differences in the IFN response, and the M1 gene and the IFN  response have been identified as determinants of virus strain‐specific differences in 

(3)

Cardiac Cell Type‐Specific Differences in the Interferon (IFN) Response,        and Reovirus Repression of IFN 

  by 

Jennifer Michelle Zurney   

 

A dissertation submitted to the Graduate Faculty of  North Carolina State University 

In partial fulfillment of the   requirements for the degree of 

Doctor of Philosophy   

Microbiology     

Raleigh, North Carolina  July 1, 2008 

 

APPROVED BY:   

 

_______________________________    ______________________________  Dr. Barbara Sherry      Dr. Michael L. Sikes 

Committee Chair   

 

(4)

ii

DEDICATION

 

To my husband, Brian Shopmyer, and my parents, whose patience, understanding, and 

(5)

BIOGRAPHY

 

Jennifer Michelle Zurney was born in Michigan and spent her childhood moving around the 

world.  Finally settling in North Carolina, she began undergraduate studies at North Carolina 

State University in the department of microbiology.  After receiving her Bachelor of Science 

degree in microbiology with a minor in genetics in 2003, Jennifer went to Washington DC to 

intern with the federal affairs department for the University of North Carolina.  After two 

months in Washington DC, she returned to North Carolina State University to pursue 

graduate studies in the Microbiology department under the direction of Dr. Barbara Sherry.   

After completing her dissertation defense, Jennifer will continue her scientific training as a 

(6)

iv

ACKNOWLEDGMENTS

 

Special thanks to the following people, without whom this work could not have been 

possible: 

  Dr. Barbara Sherry, for her guidance and support throughout this project, and most 

importantly, for her open‐door policy.  Thanks to all the members of the Sherry lab for their 

support and contributions.  I would like to extend my appreciation to Drs. Tim Petty, Rob 

Smart, and Mike Sikes, for serving as committee members and providing recommendations 

and suggestions that have been invaluable to this project.  In addition, I would like to thank 

all members of the Microbiology department for their guidance and direction.  A special 

thanks to my agent, TJ Schneeweis and to my undergraduate mentor, Dr. Michael Hyman.   

  Finally, thanks to my husband, parents, and friends, who endured this long process 

(7)

TABLE

 

OF

 

CONTENTS

 

      Page 

LIST OF TABLES...vii 

LIST OF FIGURES... viii 

CHAPTER 1: LITERATURE REVIEW... 1 

   Reovirus... 1 

   Viral Myocarditis ... 3 

   Induction of Type I Interferon (IFN) ... 6 

   Positive Feedback Loop for IFN Induction ... 8 

   JAK‐STAT Pathway... 9 

   IFN‐α/β receptor (IFNAR) ... 10 

   Janus Kinases (JAK)... 11 

   Signal Transducers and Activators of Transcription (STATs)... 12 

   Formation of the IFN‐stimulated Gene Factor 3 (ISGF3) ... 13 

   Nuclear Translocation of the ISGF3 Complex ... 14 

   Regulation of the JAK‐STAT Pathway... 15 

   Interferon Regulatory Factor 7 (IRF‐7)... 16 

   Interferon Stimulated Gene 561 (ISG561) ... 19 

   References... 21 

  CHAPTER 2: Basal Expression of IFNAR and Jak‐STAT Components are Determinants  of Cell Type‐Specific Differences in the Cardiac Antiviral Response... 42 

   Abstract ... 43 

   Introduction ... 44 

   Materials and Methods... 46 

   Results ... 55 

   Discussion... 63 

   Acknowledgements ... 70 

   References... 71 

  CHAPTER 3: The Reovirus μ2 Protein Inhibits IFN Signaling Through a Novel Mechanism  Involving Nuclear Accumulation of Interferon Regulatory Factor‐9 ... 91 

   Abstract ... 92 

   Introduction ... 93   

(8)

vi

   Materials and Methods... 95 

   Results ... 100 

   Discussion... 106 

   Acknowledgements... 112 

   References... 113 

    APPENDIX 1: Antibody Cross‐Reactivity with Reovirus μ1/μ1c Protein ... 135 

   Introduction ... 135 

   Materials and Methods... 135 

   Results ... 145 

   Discussion... 146 

   References... 148 

  APPENDIX 2: Viral Inclusion Body Morphology and IFN‐β Induction by       Reassortant Viruses ... 161 

   Introduction ... 161 

   Materials and Methods... 162 

   Results ... 164 

   Discussion... 165 

   References... 166 

  APPENDIX 3: Inhibition of HDAC Activity... 171 

   Introduction ... 171 

   Materials and Methods... 171 

   Results ... 172 

   Discussion... 173 

   References... 174 

  Summary... 180 

      References... 183 

 

 

 

(9)

LIST

 

OF

 

TABLES

 

      Page 

Table 3.1.  Repression of IFN‐induced IRF7 mRNA segregates with the T1L M1 and S2   gene segments and is associated with induction of myocarditis ... 125   

Table 1. Summary of antibody cross‐reactivity with μ1/μ1c... 160   

Table 2.1. Summary of VIB Formation and IFN‐β Production of  

(10)

viii

LIST

 

OF

 

FIGURES

 

      Page 

CHAPTER 1: LITERATURE REVIEW 

Figure 1.1. TLR3‐dependent pathway for IFN‐β induction by dsRNA... 36 

Figure 1.2. RIG‐I‐ and MDA5‐dependent signaling for IFN‐β induction by dsRNA ... 37 

Figure 1.3. Positive feedback regulation of type I interferon genes ... 38 

Figure 1.4. JAK‐STAT signal transduction pathway... 39 

Figure 1.5. Schematic representation of the primary structure of Janus kinases (JAKs)        and (STATs) signal‐transducer‐ and‐activator‐of‐ transcription, and interferon        regulatory factor 9 (IRF9)... 40 

Figure 1.6. Regulatory regions of ISG561 and IRF7 ... 41 

  CHAPTER 2: Basal Expression of IFNAR and Jak‐STAT Components are Determinants  of Cell Type‐Specific Differences in the Cardiac Antiviral Response    Figure 2.1. Cardiac myocytes express higher basal IFN‐β mRNA, nuclear activated        ISGF3 components, and ISG561 mRNA expression than cardiac fibroblasts. ... 78 

Figure 2.2. Basal expression of phosphorylated STAT‐1 in cardiac sections ... 79 

Figure 2.3. Basal expression of IFN provides greater protection for cardiac myocytes        than for cardiac fibroblasts... 80 

Figure 2.4. Cardiac fibroblasts are more responsive than cardiac myocytes to IFN for  induction of ISG561 mRNA ... 81 

Figure 2.5. Multiple basal cytoplasmic Jak‐STAT components are expressed at higher          levels in cardiac fibroblasts than in cardiac myocytes... 83 

Figure 2.6. Basal IFNAR expression in cardiac fibroblasts and in cardiac myocytes ... 84 

Figure 2.7. Cardiac fibroblasts are more responsive than cardiac myocytes to IFN for  induction of STAT phosphorylation ... 85 

Figure 2.8. Reovirus activation of multiple nuclear ISGF3 components is greater       in cardiac fibroblasts than in cardiac myocytes... 86 

Figure 2.9. IFN‐β dependent inhibition of T3D replication is greater in cardiac fibroblasts  than in cardiac myocytes ... 87 

Figure 2.10. Association of myocytes and fibroblasts in normal mouse myocardium... 88 

Figure 2.11. Cardiac myocytes do not inhibit viral replication in adjacent       cardiac fibroblasts... 89 

Figure 2.12. Model for cell type‐specific IFN responses in the heart... 90   

(11)

CHAPTER 3: The Reovirus μ2 Protein Inhibits IFN Signaling Through a Novel Mechanism  Involving Nuclear Accumulation of Interferon Regulatory Factor‐9  

 

Figure 3.1. T1L represses IFN‐induction of IRF7 and STAT1, but not ISG56. ... 121 

Figure 3.2. Analysis of reovirus reassortants for repression of IFN‐induced        IRF7 mRNA ... 124 

Figure 3.3. Analysis of reovirus recombinants for repression of IFN‐induced        IRF7 mRNA ... 127 

Figure 3.4. Reovirus T1L M1 inhibits IFN induction of an ISRE promoter ... 128 

Figure 3.5. T1L does not degrade or inhibit translocation of STATs... 129 

Figure 3.6. The T1L‐M1 gene mediates accumulation of IRF9 in the nucleus... 132 

  APPENDIX 1: Antibody Cross‐Reactivity with Reovirus μ1/μ1c Protein     App. 1.1. Antibodies to STAT1α cross‐react specifically with reovirus μ1/μ1c... 149 

App. 1.2. Antibodies to STAT2 cross‐react specifically with reovirus μ1/μ1c ... 150 

App. 1.3. Antibodies to IRF9 cross‐react specifically with reovirus μ1/μ1c ... 151 

App. 1.4. Antibodies to IRF3 cross‐react specifically with reovirus μ1/μ1c ... 152 

App. 1.5. Antibodies to HSP90 cross‐react specifically with reovirus μ1/μ1c... 153 

App. 1.6. Antibodies to actin, cdk4, cyclin D2, and GAPDH do not cross‐react with       reovirus μ1/μ1c.  ... 154 

App. 1.7. Antibodies to GST, Rad50, tyrosine phosphorylated STAT1, and tyrosine  phosphorylated STAT2 do not cross‐react with reovirus μ1/μ1c ... 155 

App. 1.8. Antibody cross‐reactivity to reovirus μ1/μ1c is not due to the        secondary antibody... 156 

App. 1.9. Mass spectrometry results that identified μ1 as the viral protein        cross‐reacting with STAT1α antibodies ... 157 

App. 1.10. Visual representation of regions that antibodies were created against... 158 

App. 1.11. Model for antibody cross‐reactivity with reovirus μ1/μ1c ... 159 

  APPENDIX 2: Viral Inclusion Body Morphology and IFN‐β Induction by       Reassortant Viruses    App. 2.1. Viral inclusion body morphology in reovirus infected L929 cells... 167 

  APPENDIX 3: Inhibition of HDAC Activity     App. 3.1. Inhibition of HDACs by TSA treatment inhibits IFN induction of        ISG561 mRNA... 175 

App. 3.2. Inhibition of HDACs by TSA treatment inhibits IFN induction of        IRF7 mRNA ... 176   

(12)

x

App. 3.3. Inhibition of HDACs by TSA treatment inhibits T3D induction of  

IFN‐β mRNA... 177  App. 3.4. Inhibition of HDACs by TSA treatment inhibits T3D induction of        ISG561 mRNA... 178  App. 3.5. Inhibition of HDACs by TSA treatment inhibits T3D induction of        IRF7 mRNA ... 179   

Summary 

 

Figure 4.1. IFN‐β is anti‐proliferative for cardiac fibroblasts... 184   

           

(13)

CHAPTER

 

1

       

LITERATURE

 

REVIEW

 

Reovirus

 

Reoviruses (Respiratory Enteric Orphan viruses) are non‐enveloped, cytoplasmically 

replicating viruses comprised of two concentric protein capsids surrounding a genome 

consisting of ten discrete segments of double‐stranded RNA (dsRNA).  These dsRNA 

segments are divided into large (L), medium (M), and small (S) size classes, based on their 

migration on a polyacrylamide gel (141, 162).  Each dsRNA segment encodes a single 

protein, except for the S1 gene segment, which is bicistronic, resulting in two translation 

products, the nonstructural protein (σ1s) and the structural protein (σ1).  Importantly, σ1 

has been identified as the reovirus cell‐attachment protein (80) and the viral hemagglutinin 

(165).  The other three small gene segments (S2, S3, and S4) encode two structural proteins 

(σ2 and σ3) and one nonstructural protein (σNS), respectively.  The medium gene segments 

(M1, M2, and M3) encode two structural proteins (μ2 and μ1) and one nonstructural 

protein (μNS), respectively.  The large gene segments (L1, L2, and L3) encode three 

structural proteins, including the RNA‐dependent RNA polymerase (λ3 encoded by L1) (150) 

and the guanylyltransferase (λ2 encoded by L2) (23).  In addition to the dsRNA genome, 

reovirus virions contain small, single‐stranded oligonucleotides comprising up to 25% of the 

RNA in purified virions (11, 140).  These oligonucleotides are phosphorylated (mono‐, di‐, or 

(14)

within the virion remain unknown (53), however, they appear to be dispensable for 

infectivity (18, 39). 

Reovirus virions enter a cell through receptor‐mediated endocytosis delivering the 

virions into vacuoles that resemble endosomes or lysosomes (14, 15, 37).  In these vacuoles, 

reovirus outer capsid proteins (σ3 and μ1) undergo proteolysis mediated by a variety of 

cellular proteases (36, 46, 47).  This proteolytic degradation converts the reovirus virion into 

an intermediate subvirion particle (ISVP) (5, 148, 152).  During an infection, proteolytic 

activation of virions outside of a cell can occur generating extracellular ISVPs (13).  These 

extracellular ISVPs may gain entry into a cell by deploying membrane‐interacting peptides 

(myristoylated μ1N and φ; cleavage products of the outer capsid protein μ1) leading to pore 

formation and particle recruitment to pores (66).  Inside the cell, through an unclear 

mechanism, ISVPs undergo further processing and are converted into transcriptionally 

active cores that are released into the cytoplasm.  Within the cytoplasm, reovirus 

replication and assembly are thought to occur in distinct structures called viral inclusions 

(10). 

Under natural circumstances, mammalian reoviruses primarily infect the respiratory 

and enteric tract.  In the laboratory in a mouse model, reoviruses can induce pathology in a 

variety of organs including the central nervous system, heart, and liver.  The prototypical 

laboratory strains of each serotype were isolated from children’s respiratory and 

gastrointestinal tracts and are designated Type 1 Lang (T1L), Type 2 Jones (T2J), Type 3 

Abney (T3A), and Type 3 Dearing (T3D) (129‐131).  In mice, the serotypes show marked 

(15)

and spreads well in intestinal tissue after oral inoculation, where as Type 3 Dearing (T3D) 

does not (12, 73).  Analysis of T1L X T3D reassortant viruses demonstrate the difference in 

capacity of T1L and T3D to survive in the intestinal tissue is determined by both the S1 and 

L2 genes (12).  Until recently, identification of reovirus genes associated with a particular 

phenotype has been accomplished by the use of reassortants (progeny virus derived from a 

mixed infection with two different parent viruses).  At present, a plasmid‐based reverse 

genetic system has been developed to study reovirus replication and pathogenesis (74). 

 

Viral

 

Myocarditis

 

Viral myocarditis is inflammation and damage to the myocardium, the muscular 

portion of the heart.  Viral myocarditis affects an estimated 5‐20% of the human population 

(167).  In infants, viral myocarditis can be fatal.  As for the disease in adults, it usually 

resolves, however, it can progress to chronic myocarditis, dilated cardiomyopathy, and even 

cardiac failure (95, 167).  Several viruses have been implicated in this disease, including 

human immunodeficiency virus (HIV), enteroviruses, poxviruses, togaviruses, rhabdovirus, 

herpesviruses, adenoviruses, paramyxoviruses, picornaviruses, arenavirus, and 

orthomyxoviruses (40, 167). 

  The majority of human cases of viral myocarditis have been associated with 

adenoviruses and enteroviruses (particularly group B coxsackieviruses) (16, 76, 94).  

Adenovirus‐induced myocarditis is most likely not immune‐mediated (94).  Enterovirus‐

(16)

cytopathogenic effect on the heart (22, 57).  In contrast, reovirus‐induced myocarditis is not 

immune‐mediated, but instead reflects direct virus‐mediated apoptosis of cardiac cells (33).  

Reovirus infection of nude (T‐cell deficient) (145) or SCID (T and B cell deficient) mice (144) 

resulted in cardiac lesions, indicating that neither T nor B‐cells are required for reovirus‐

induced myocarditis.  Instead, reovirus‐induced myocarditis was demonstrated to reflect 

virus‐induced apoptosis of cardiac cells.  Use of a protease inhibitor to block the cysteine 

protease calpain, a known inducer of apoptosis in the heart, dramatically attenuated 

reovirus‐induced myocarditis in neonatal mice.  Moreover, treated neonatal mice had 

reduced levels of serum creatine phosphokinase (CPK), a quantitative marker of cardiac 

damage.  In addition, these treated mice experience better weight gain compared to non‐

treated mice, suggesting the use of calpain inhibitors as a potential therapy for myocarditis 

(32).  Similar results were seen using agents that broadly inhibit caspases, also involved in 

apoptosis, suggesting an additional novel therapeutic approach (33).  Since reovirus induced 

myocarditis is a result of virus‐induced apoptosis, it provides a unique disease model to 

study the cardiac response to the direct cytopathic effect of viruses.  

  In examining the cardiac response to reovirus, the genes encoding viral core proteins 

involved in viral RNA synthesis were found to be determinants of reovirus‐induced 

myocarditis (143).  In addition, in cardiac myocyte cultures the rate of viral RNA synthesis, 

not the generation of progeny virions, correlated with viral myocarditic potential (142).  

Furthermore, myocarditic reoviruses were able to spread more effectively through primary 

cardiac myocytes cultures and induced a greater cumulative cytopathic effect than 

(17)

induced antiviral cytokine interferon (IFN) in determining protection against reovirus 

infection of spread between cardiac cells.  To address the role of IFN in viral spread, 

antibodies to IFN‐α/β were added to primary cardiac myocyte cultures.  Addition of anti‐

IFN‐α/β antibodies to infected myocyte cultures benefited the spread of nonmyocarditic 

reoviruses to a greater extent than that of myocarditic reoviruses, and was associated with 

the M1 and L2 genes (146).  This response to IFN‐α/β is cell type‐specific, as there was no 

benefit to viral spread in differentiated C2C12 (skeletal muscle) cell cultures.  In addition, 

pretreatment of mice with anti‐IFN‐α/β antibodies enabled a nonmyocarditic reovirus to 

induce cardiac lesions, demonstrating directly that IFN‐α/β is a determinant of protection 

against viral myocarditis.  Furthermore, in primary cardiac myocyte cultures, 

nonmyocarditic reoviruses induce more IFN‐β and/or are more sensitive to the antiviral 

effects of IFN‐β than myocarditic reoviruses.  This difference in induction of, and/or 

sensitivity, to IFN‐β was associated with the reovirus M1, S2, and L2 genes (146).  Therefore, 

these data indicate that reovirus induction of, and sensitivity to, IFN‐β is an important 

determinant for protection against reovirus induced myocarditis.  

  For treatment of human cases of viral myocarditis, interferon alpha (IFN‐α) (28, 54, 

100, 101) and interferon beta (IFN‐β) (75) have been shown to reduce the severity of 

myocarditis, by inhibiting viral replication and improving cardiac function.  However, 

complete restoration of cardiac function has not been achieved with current therapies.  

Therefore, further studies into the mechanisms of viral pathogenesis and viral response to 

IFN are important for the development of better therapeutics.  

(18)

Induction

 

of

 

Type

 

I

 

Interferon

 

(IFN)

  

Interferons (IFN) were first described in the late 1950s, when it was discovered that 

cells exposed to inactivated viruses secrete a chemical that interferes with the replication 

and spread of subsequent viral infections (64, 65, 104).  In addition to antiviral properties, 

interferons have antiproliferative, proinflammatory, and immune modulatory functions 

(117, 120).  Interferons are classified into three classes, type I (IFN‐α/β, IFN‐ω,‐ε,‐τ, ‐δ, ‐κ), 

type II (IFN‐γ), or type III (IFN‐λ), according to their amino acid sequence.  Focusing on IFN‐

α/β, IFN‐alpha (IFN‐α) is represented by multiple structurally related subtypes (13 genes), 

where as a single gene encodes for IFN‐beta (IFN‐β) (125).  IFN‐α/β genes are subdivided 

into two groups:  1) immediate‐early genes such as IFN‐β and murine IFN‐α4 and 2) delayed 

type genes, which include the other IFN‐α subtypes (92). 

Viral induction of IFN‐α/β starts with the detection of the invading virus by immune 

system receptors, termed pattern recognition receptors (PRR).  These receptors specifically 

recognize molecules such as viral RNA or DNA (1).  Viral RNA is recognized in the endosome 

by membrane‐bound Toll‐like receptors (TLR), or in the cytoplasm by RNA helicases, such as 

retinoic acid inducible gene‐I (RIG‐I, also known as DDX58) and melanoma differentiation 

associated antigen 5 (MDA5, also known as IFIH1 or Helicard) (69, 71, 137, 172).  Of the 

TLRs, TLR3 recognizes viral double‐stranded (ds) RNA(2), TLR7/8 recognizes viral single‐

stranded (ss) RNA (34)and TLR9 detects unmethylated CpG‐DNA (56).  The specific ligand for 

RIG‐I is 5’‐triphosphate on either ssRNA or dsRNA that arises during viral RNA synthesis 

(19)

activation can be stimulated by the dsRNA analog polyinosine‐polycytidylic acid (poly I:C) or 

viral RNA, however, the precise ligand remains unclear (44).  Following ligand engagement 

(Figure 1.1 and 1.2), these intracellular receptors initiate signaling cascades leading to 

activation of NF‐κB (nuclear factor kappa B), transcription factor‐2/c‐jun, and IRF3 

(interferon regulatory factor 3) which bind to the IFN‐β promoter and stimulate 

transcription(91).  

Reovirus induction of IFN‐β in primary cardiac myocytes (108) and epithelial cell 

lines (58) requires activation of IRF3.  Reovirus activation of IRF3 is dependent on virion 

disassembly in endosomes and requires the presences of viral genomic dsRNA, since empty 

reovirus particles devoid of genomic dsRNA failed to activate IRF3 (58).  As for the pattern 

recognition receptors utilized by reovirus to induce IFN‐β, in 293T and HeLa cell lines 

reovirus activation of IRF3 requires recognition by RIG‐I, not MDA5 (58).  Transfection of 

siRNA specific for RIG‐I strongly inhibits IRF‐3 activation by reovirus infection.  In contrast, 

MDA5 specific siRNA has no effect on reovirus‐induced IRF‐3 activity (58).  In contrast to 

IRF‐3 activation, reovirus activates NF‐κB via a mechanism that is independent of RIG‐I (58).  

Reovirus activation of IRF3‐dependent gene expression in a different study, however, was 

shown to occur via signaling through RIG‐I or MDA5 (86).  Therefore, recognition of reovirus 

infection by these various pattern recognition receptors may be cell type‐specific. 

Indeed, reovirus induction of IFN‐β has been shown to be cell type‐specific.  Cardiac 

myocytes induce significantly more IFN‐β than cardiac fibroblasts in response to reovirus 

(20)

infection of these cardiac cell cultures are unknown.  In cardiac myocytes, reovirus 

induction of, and sensitivity to, IFN‐β correlates with the capacity of certain reovirus strains 

to cause myocarditis (146).  Genetic analysis of the reassortant reoviruses identified the M1, 

S2, and L2 genes as determinants of strain‐specific differences in the induction of IFN‐β in 

cardiac myocytes (146).  The viral core proteins encoded by these genes are μ2, σ2, and λ2, 

respectively, and the mechanism(s) by which these proteins modulate induction of IFN is 

unknown. 

Positive

 

Feedback

 

Loop

 

for

 

IFN

 

Induction

 

Viral induction of IFN‐α/β occurs in three distinct phases (Figure 1.3).  First, in the 

immediate‐early phase, expression of the IFN‐β and murine IFN‐α4 genes is induced in 

response to virus via a protein synthesis‐independent pathway through the activation of 

IRF3.  In the second phase, low level synthesis of IFN‐β and murine IFN‐α4 stimulate an 

autocrine feedback loop by inducing IRF7 protein production through the IFN‐dependent 

JAK‐STAT signaling pathway.  Finally, in the third phase, continuing viral infection leads to 

phosphorylation of the abundant IRF7, resulting in its activation and further induction of 

IFN‐β and IFN‐α4 as well as induction of the other IFN‐α subtypes in a delayed manner 

dependent on IRF7 production (92, 133).  The induced IRF7 production appears to be 

entirely responsible for augmenting the effects of autocrine IFN, as ectopic expression of 

recombinant IRF7 alone confers viral induction of the delayed IFN‐α subtypes (171).  

Furthermore, there is in vivo evidence that IRF7 plays a role in the positive feedback loop 

(21)

addition, ablation of the IRF3 gene in transgenic mice demonstrated that IRF7 was still 

capable of inducing IFN gene expression in the absence of IRF3 (134).  Similarly, mice 

deficient in either STAT‐1, IRF9, or the type I IFN receptor, were incapable of upregulating 

IRF7 expression, resulting in an absence of the IFN amplification feedback loop (92, 133). 

In addition to the feedback role of IRF7, low levels of IRF7 in the immediate‐early 

phase may function as a primary transcription factor in IFN‐β induction in fibroblasts.  

Mouse embryonic fibroblasts (MEFs) from either IRF3‐ or IRF7‐knockout mice show 

impaired induction of IFN‐β (59, 134), indicating that, although neither transcription factor 

is essential , both appear important in IFN‐β induction in this cell type.  It remains uncertain 

whether the IRF7 mediated effect is direct or indirect.  However, it appears that activated 

IRF7, like IRF3, exists as a dimer (81).  Dimerization of active IRF7 has been detected by 

several methods including velocity centrifugation (93), coimmunoprecipitation (164), and 

interaction with recombinant bacterial fusion proteins (4).  It remains controversial as to 

whether IRF7 exists as a homodimer or as a heterodimer with IRF3 (81). 

JAK

STAT

 

Signaling

 

Pathway

 

The antiviral effects of IFN‐α/β are mediated through the induction of IFN‐stimulated 

genes (ISGs), whose promoters are activated through a signal transduction pathway 

following binding of IFN‐α/β to the IFN‐α/β receptor, composed of IFNAR1 and IFNAR2 

subunits.  Upon receptor engagement, tyrosine kinases, JAK1 and Tyk2, phosphorylate 

signal transducers and activators of transcription (STATs), STAT1 (STAT1α and STAT1β) and 

(22)

10 

with p48/IRF9, forming the multimeric protein complex interferon stimulated gene factor 3 

(ISGF3) (42, 160).  ISGF3 complexes translocate to the nucleus and bind to specific 

regulatory DNA sequences (ISRE; interferon stimulated response elements) to initiate the 

transcription of several interferon stimulated genes (ISGs), including ISG561 and the gene 

for the transcription factor IRF7, leading to the induction of an antiviral state (30) (Figure 

1.4). 

IFN

‐α

/

β 

receptor

 

(IFNAR)

 

  The IFN‐α/β receptor, IFNAR, is a heterodimer composed of IFNAR‐1 (α subunit) and 

IFNAR‐2 (β subunit).  In humans, IFNAR‐2 is expressed as three variants: a soluble receptor 

(IFNAR‐2a), a short transmembrane form (IFNAR‐2b), and a long transmembrane form 

(IFNAR‐2c) (35, 90, 110).  In conjugation with IFNAR‐1, IFNAR2‐c is considered the 

physiologically relevant receptor for IFN signaling.  Expression of human IFNAR‐1 and IFNAR‐

2c, but not IFNAR‐2b, were able to reconstitute the antiviral IFN response (24).  In addition, 

in the mouse, the IFNAR‐2b chain is absent, instead two transcripts capable of encoding 

soluble isoforms are generated by differential splicing (114).  In vitro experiments have 

demonstrated that soluble IFNAR‐2a can act either as an agonist or antagonist.  In L929 cells 

and mouse embryonic fibroblasts, soluble IFNAR‐2a can inhibit IFN signaling, where as in 

primary thymocytes generated from IFNAR‐2 knockout mice, soluble IFNAR‐2a can bind 

IFNα or IFNβ and generate an antiproliferative signal (52).  Northern blot analysis of the 

(23)

revealed that they were differentially regulated.  Ratios of Ifnar2a:Ifnar2c range from 10:1 

in some tissues, such as the liver, to approximately 1:1 in hemopoietic tissues (52).  

Although, IFNAR‐2 has been shown to display intrinsic IFN binding activity, it cannot 

transduce signals in the absence of IFNAR‐1 (114).  Therefore, upon IFN binding initially to 

IFNAR‐2, this complex then recruits IFNAR‐1 (43, 78).  IFNAR‐1 associates with the Janus 

kinase (JAK) family member, Tyk2, while IFNAR2 associates with JAK1 (158).  Tyk2 

phosphorylates a specific tyrosine residue at position 466 on the cytoplasmic receptor tail 

of IFNAR‐1.  This phosphotyrosine serves as a docking site for the rapid recruitment of 

latent cytoplasmic STAT2 via its Src homology 2 (SH2) domain (169).  Once anchored on the 

receptor tail, STAT2 is then phosphorylated by Tyk2 on tyrosine 690, which serves to recruit 

cytoplasmic STAT1.  STAT1 is then subsequently phosphorylated on tyrosine 701, allowing 

for heterodimerization of STAT1 and STAT2 (Figure 1.4) (30).  

Janus

 

Kinases

 

(JAK)

 

Members of the Janus kinase (JAK) family, JAK1, JAK2, JAK3, and Tyk2, are 

intracellular non‐receptor tyrosine kinases.  Discovery of JAKs occurred at a time when PCR‐

based strategies and low‐stringency hybridization were being utilized to identify novel 

protein tyrosine kinases.  Initially, these novel protein tyrosine kinases were grouped into 

the Just Another Kinase (JAK) family.  Further investigation revealed that the JAKs were 

markedly different from other protein tyrosine kinases due to the tandem architecture of 

(24)

12 

hallmark of JAK kinases.  To denote this unique structural architecture, the JAKs were 

renamed “Janus kinases” in reference to Janus, the two‐faced Roman God of gates and 

doorways (126).   

JAKs range in size from 120 to 140 kDa and feature seven conserved JAK homology 

domains (JH1‐7).  The two carboxy‐terminal JH regions represent the kinase (JH1) and 

pseudokinase (JH2) domains (Figure 1.5).  The pseudokinase domain (JH2) lacks catalytic 

activity, however, is essential for normal kinase function.  The four amino‐terminal JH 

domains (JH7‐5 and half of JH4) constitute a FERM (four point one, ezrin, radixin, moesin) 

domain that mediates association with receptors.  Specifically, JAKs physically associate 

with membrane‐proximal cytoplasmic domains (proline‐rich box 1/box2 domains) on 

cytokine receptors following ligand binding.  An SH2‐like domain (JH3 and half of JH4), of 

unknown function, lies between the pseudokinase and FERM domains (126). 

Signal

 

Tranducers

 

and

 

Activators

 

of

 

Transcription

 

(STATs)

 

  Signal transducers and activators of transcription (STATs) are latent cytoplasmic 

proteins that play key roles in cytokine‐induced signal transduction, requiring 

phosphorylation to participate in transcriptional regulation.  The spectrum of biological 

systems that utilize the STATs extends beyond the interferon pathway, in which it was first 

discovered, to include induction by several other cytokines [reviewed in (63)], involvement 

in oncogenesis (17), proliferation, differentiation, and apoptosis (9, 103).  In mammals, 

(25)

Biochemical, genetic, and structural studies have identified seven conserved STAT domains, 

including the amino‐terminal (NH2), coiled‐coil (C‐C), DNA‐binding (DBD), linker (LD), SH2, 

tyrosine activation (Y), and transcriptional activation domain (TAD) (Figure 1.5) (21).   

Due to alternative splicing, STAT1 exists as two isoforms, STAT1α (91 kDa) and the 

splice variant, STAT1β (84 kDa).  In contrast to STAT1α, STAT1β lacks a portion of the C‐

terminal transactivation domain (TAD) including the serine 727 phosphorylation site (Figure 

1.5).  Phosphorylation of serine 727 on STAT1α is required for maximal transcriptional 

activity of STAT1α (166).  The kinases that catalyze this phosphorylation in response to IFN‐

α/β, include protein kinase C‐delta (PKC‐δ) (157) and p38 MAPK (mitogen‐activated protein 

kinase) (45).  Both STAT1α and STAT1β are used interchangeably in the Type I IFN signaling 

pathway for the generation of the ISGF3 complex (79).  In addition to the formation of the 

ISGF3 complex, STAT1 homodimers can be activated by IFN‐α/β signaling to generate the 

IFN‐α activation factor (AAF) complex.  AAF binds to the IFN‐gamma activated sequence 

(GAS; TTTCCNGGAAA), whereas the ISGF3 complex recognizes another distinct sequence 

called the IFN‐stimulated response element (ISRE; AGTTTNNNTTTCC) (125).  

Formation

 

of

 

the

 

IFN

Stimulated

 

Gene

 

Factor

 

3

 

(ISGF3)

  

 ISGF3, is assembled from three proteins, STAT1, STAT2, and IRF9.  The 

transcriptional activation function of ISGF3 is provided by both STAT1 and STAT2.  The 

importance of the STAT2 TAD for ISGF3 activity was established in experiments using U6A 

(26)

14 

truncated C terminus (123).  Further evidence that the TAD of STAT2 is require for the 

function of ISGF3 was proven using GAL4‐based reporter systems and by the demonstration 

of coactivator recruitment (115).  Formation of ISGF3 requires the carboxy‐terminal half of 

IRF9 (159).  This region of IRF9 interacts with the amino‐terminal coiled‐coil domains of 

STAT1 and STAT2 to form ISGF3 (79).  Furthermore, UV cross‐linking experiments have 

shown that STAT1 and IRF9 contact the ISRE at neighboring sites (AGTTTNNNTTTCC, IRF9 

contacts the first two underlined T’s and the following T contacts STAT1) (124).   

 

Nuclear

 

Translocation

 

of

 

the

 

ISGF3

 

Complex

 

   

  Active transport of proteins into the nucleus requires the presence of a nuclear 

localization signal (NLS) within the protein for transport through the nuclear pore complex 

(NPC).  The NLS of STAT1 and STAT2 becomes functional after phosphorylated STAT1 and 

STAT2 heterodimerize via reciprocal SH2‐phosphotyrosine interactions (127).  After 

dimerization, IRF9 joins the complex forming ISGF3, which translocates into the nucleus as a 

result of a gain of NLS function in the STATs that is recognized by importin‐α5 and importin 

β (also known as karyopherin β) (96, 97).  Nuclear translocation of ISGF3 induced by IFN‐α/β 

treatment is observed as early as 30 minutes post‐treatment (7).  In the nucleus, 

dephosphorylation of STAT1 by TC45, a nuclear isoform of the T‐cell protein tyrosine 

phosphatase (154) and dephosphorylation of STAT2 by an unknown protein tyrosine 

(27)

(7).  In the process, a nuclear export signal (NES) within the STATs is unmasked and 

recognized by the exportin, CRM1 (chromosome region maintenance 1), resulting in export 

of STAT1 and STAT2‐IRF9 back to the cytoplasm (127).   

In addition, the nuclear export of STAT1 is regulated by JAK1.  In JAK1‐deficient cells, 

nuclear translocation of tyrosine phosphorylated STAT1 is impaired.  However, this is 

restored by the addition of leptomycin B (LMB), a specific inhibitor of CRM1‐mediated 

nuclear export, indicating that JAK1 controls the nuclear export of STAT1.  In addition, a 

single point mutation within the nuclear export signal (NES) of STAT1 restored nuclear 

retention of STAT1 in JAK1‐deficient cells.  Furthermore, in the absence of JAK1, binding of 

the transcriptional co‐activator CREB‐binding protein (CBP) to tyrosine phosphorylated 

STAT1 is impaired (102).  CBP is a transcriptional co‐activator with intrinsic histone 

acetyltransferase (HAT) activity that has been shown to strengthen the activity of several 

groups of transcription factors.  All three components of the heterotrimeric transcription 

factor ISGF3 complex (STAT1, STAT2, and IRF9) have been shown to be acetylated by CBP.  

Acetylation of both IRF9 and STAT2 is critical for activation of the ISGF3 complex and its 

associated antiviral gene regulation (153).  

Regulation

 

of

 

the

 

JAK

STAT

 

Pathway

 

Regulation of the cellular localization of STATs is one of the many mechanisms for 

regulating the JAK‐STAT signaling pathway.  Additional mechanisms for the regulation of the 

(28)

16 

component, inhibition by SOCS (suppressor of cytokine signaling) proteins, and nuclear 

inactivation of STATs by PIAS (protein inhibitor of activated STAT) proteins (125).  In 

response to IFN, and after an initial activation of STAT1, PIAS1, but not other PIAS proteins, 

specifically blocked the DNA binding activity of STAT1, thereby inhibiting STAT1‐mediated 

gene activation (85).   

Furthermore, regulation of histone deacetylase (HDAC) activity is another way to 

modulate the JAK‐STAT pathway.  HDAC activity is essential for transcriptional induction of 

ISGs.  Chemical inhibition of HDAC activity using trichostatin A (TSA) repressed both IFN‐ 

and virus‐induced global ISG expression (19, 132).  Inhibition of HDAC activity prevented the 

binding of RNA polymerase II to the promoter region of ISGs, thereby repressing ISG 

expression (132).  In addition to regulating ISG expression, HDAC activity modulates IFN‐β 

expression.  Specifically, RNA interference indicated that HDAC1 and HDAC8 repress IFN‐β 

expression, while HDAC6 activates IFN‐β expression (111).  

Interferon

 

Stimulated

 

Genes

 

(ISGs)

 

Interferon

 

Regulatory

 

Factor

 

7

 

(IRF

7)

 

IRF7 was first identified for its role in silencing the Qp promoter region of the 

Epstein‐Barr virus‐encoded gene, EBNA‐1, which contains an ISRE‐like element (109, 175).  

Characterization of the IRF7 gene led to the discovery of two potential IFN responsive 

elements, an IRF‐binding element (IRF‐E) in the promoter region and an ISRE (5’‐

(29)

inducibility to the IRF7 gene via the IFN‐dependent JAK‐STAT pathway by binding of the 

ISGF3 complex to the ISRE (87).  Further characterization revealed that the mouse IRF7 gene 

consists of nine exons, which are translated to generate the full‐length protein, IRF7‐α, 

along with two smaller variants, IRF7‐β and IRF7‐γ, both of which lack a portion of the 

transactivation domain encoded by exons 4 and 5 (93).  The IRF7 protein is composed of 

four domains, including an amino‐terminal DNA binding domain (DBD) containing five 

conserved tryptophan repeat sequences, an internal transactivation domain, an IRF 

association domain (IAD), and a distal domain containing serine and threonine residues 

required for both virus‐activated regulation and transactivation (TA/Regulatory) (81).   

Basal expression of IRF7 has been detected in several types of tissue with 

pronounced expression found in the spleen, thymus, and peripheral blood lymphocytes 

(PBL) (175).  In addition to basal expression, IRF7 can be induced to higher levels by IFN‐α/β, 

lipopolysaccharide, tumor necrosis factor alpha (TNF‐α), tetradecanoyl phorbol acetate 

(TPA), virus infection, and the Epstein‐Barr virus (EBV) oncoprotein LMP1 (3, 87, 88, 174).  

The induced IRF7 serves to prime the cells for a second wave of a broader spectrum of IFN‐

α/β production, including IFN‐α2, IFN‐α5, IFN‐α6, and IFN‐α8 (92, 133).  In addition to 

regulating IFN‐α/β production, IRF7 has been found to control the production of type III 

interferons (IFN‐λ1/ IL‐28A, IFN‐λ2/ IL‐28A and IFN‐λ3/ IL‐28B) (113).  Thus, IRF7 is the 

primary regulator of the IFN response in the local and systemic reaction of the host to viral 

(30)

18 

Therefore, viral regulation of IRF7 expression presents a significant means to 

counteract the host IFN response.  Kaposi’s sarcoma‐associated herpesvirus (KSHV) has 

evolved several strategies to regulate IRF7, including inhibition of IRF7 phosphorylation and 

nuclear accumulation via a tegument protein (ORF45) (176), inhibiting IRF7 DNA binding 

activity via the encoded viral homolog of IRF3 (vIRF3) (68), and by targeting IRF7 for 

proteosome‐mediated degradation (173).  In addition, the degradation of IRF7, along with 

degradation of IRF3 and IRF5 was observed in rotavirus infected cells (8).  Furthermore, the 

RING finger domain of ICP0 of herpes simplex virus type 1 was able to block IRF3‐ and IRF7‐

mediated activation of interferon stimulated genes (ISGs) (84). 

Induction of ISGs is primarily due to IFN‐triggered activation of the JAK‐STAT 

pathway leading to the ISGF3 complex binding to the ISRE.  However, a subset of ISGs (such 

as ISG15/54/56) is also directly induced upon virus infection, or by double‐stranded RNA, 

independent of the IFN‐activated JAK‐STAT pathway by the binding of IRF3 to the ISRE (6, 

25, 48, 50, 105, 118, 170).  The induction of IRF7 was documented to only occur through 

IFN, requiring the formation of the ISGF3 complex (133).  However, recently, Sendai virus 

infection was shown to directly activate IRF7 transcription by the binding of the virus‐

activated factor (VAF) containing IRF3, IRF7, CBP, and p300 to the IRF‐E and ISRE of IRF7 

(107).  Interestingly, in the absence of a functional IFN‐α/β receptor, reovirus serotype 3  

Dearing (T3D) was shown not to directly induce IRF7 (151).   

(31)

Interferon

 

Stimulated

 

Gene

 

561

 

(ISG561)

 

ISG561 (ISG56/IFIT‐1) was one of the first IFN‐inducible genes to be cloned (20, 77).  

Further analysis of ISG561 found two ISRE consensus sites (ISRE I and ISRE II) in the 

promoter (Figure 1.6) (163) that are necessary for induction by type I interferons, dsRNA, or 

virus infection (50, 118, 155, 156) in either an ISGF3‐ or IRF3‐dependent manner (48, 118).  

As for IRF3‐mediated activation of the ISG561 promoter, both ISRE sites contribute to 

activation, since mutation of both sites was necessary for complete abrogation of the 

induction of the promoter.  When the ISRE sites were mutated independently, mutation of 

the ISRE II site slightly decreased activation of the ISG561 promoter (26%), whereas 

mutation of ISRE I resulted in a 76% reduction of activation of the promoter (48).  In 

addition, activation of ISG561 by IRF3 was shown to be independent of IFN.  In HECB1 cells 

that do not respond to type I IFN treatment, Sendai virus infection induced ISG561 protein 

expression.  Moreover, expression of a dominant negative form of IRF3 inhibited Sendai 

virus from inducing ISG561 (83).  Therefore, IRF3 is sufficient to induce ISG561 in response 

to virus infection in an IFN‐independent pathway (48).  In cardiac cell cultures derived from 

IFN‐α/β receptor null mice, reovirus T3D directly induced ISG561, presumably through 

activation of IRF3 (151).  However, reovirus T3D did not directly induce ISG561 protein 

expression (P56) in human glioblastoma cells (50).  These differences may reflect cell type‐

specific induction of ISG561.  Recently, an in vivo study in mice demonstrated that the 

(32)

20 

example, in the heart, dsRNA or IFN‐β could induce ISG561 protein expression (P56), 

however, injected IFN‐α did not induce P56 (156).   

The ISG561 encoded protein, P56, contains six 34‐amino acid tetratricopeptide (TPR) 

tandem repeat motifs (147), which in other proteins have been shown to mediate protein‐

protein interactions (31).  Recently, the N‐terminal domain of mouse P56, containing TPR1 

and TPR2 was shown to interact with the eukaryotic initiation factor 3 (eIF3) “c” subunit, 

eIF3c.  This interaction interferes with the formation of the 43S preinitiation complex 

leading to inhibition of translation (62).  Interestingly, human P56 inhibits initiation of 

translation by binding to a different subunit of eIF3, specifically the “e” subunit (eIF3e/ 

Int6/P48)(49, 61),  selectively inhibiting the ability of eIF3e to stabilize the ternary complex 

of eIF2⋅GTP⋅Met‐tRNAi (49, 61).  Comparison of protein sequences revealed only 53% 

sequence homology between mouse P56 and human P56.  Despite differences in protein 

sequence, the position of the TPR motifs on the protein were highly conserved between 

(33)

REFERENCES

 

 

1.  Akira, S., S. Uematsu, and O. Takeuchi. 2006. Pathogen recognition and innate 

immunity. Cell 124:783‐801. 

2.  Alexopoulou, L., A. C. Holt, R. Medzhitov, and R. A. Flavell. 2001. Recognition of 

double‐stranded RNA and activation of NF‐kappaB by Toll‐like receptor 3. Nature 

413:732‐8. 

3.  Au, W. C., P. A. Moore, D. W. LaFleur, B. Tombal, and P. M. Pitha. 1998. 

Characterization of the interferon regulatory factor‐7 and its potential role in the 

transcription activation of interferon A genes. J Biol Chem 273:29210‐7. 

4.  Au, W. C., W. S. Yeow, and P. M. Pitha. 2001. Analysis of functional domains of 

interferon regulatory factor 7 and its association with IRF‐3. Virology 280:273‐82. 

5.  Baer, G. S., and T. S. Dermody. 1997. Mutations in reovirus outer‐capsid protein 

sigma3 selected during persistent infections of L cells confer resistance to protease 

inhibitor E64. J Virol 71:4921‐8. 

6.  Bandyopadhyay, S. K., G. T. Leonard, Jr., T. Bandyopadhyay, G. R. Stark, and G. C. 

Sen. 1995. Transcriptional induction by double‐stranded RNA is mediated by 

interferon‐stimulated response elements without activation of interferon‐stimulated 

gene factor 3. J Biol Chem 270:19624‐9. 

7.  Banninger, G., and N. C. Reich. 2004. STAT2 nuclear trafficking. J Biol Chem 

279:39199‐206. 

8.  Barro, M., and J. T. Patton. 2007. Rotavirus NSP1 inhibits expression of type I 

interferon by antagonizing the function of interferon regulatory factors IRF3, IRF5, 

and IRF7. J Virol 81:4473‐81. 

9.  Battle, T. E., and D. A. Frank. 2002. The role of STATs in apoptosis. Curr Mol Med 

2:381‐92. 

10.  Becker, M. M., M. I. Goral, P. R. Hazelton, G. S. Baer, S. E. Rodgers, E. G. Brown, K. 

M. Coombs, and T. S. Dermody. 2001. Reovirus sigmaNS protein is required for 

nucleation of viral assembly complexes and formation of viral inclusions. J Virol 

75:1459‐75. 

11.  Bellamy, A. R., and W. K. Joklik. 1967. Studies on the A‐rich RNA of reovirus. Proc 

(34)

22 

12.  Bodkin, D. K., and B. N. Fields. 1989. Growth and survival of reovirus in intestinal 

tissue: role of the L2 and S1 genes. J Virol 63:1188‐93. 

13.  Bodkin, D. K., M. L. Nibert, and B. N. Fields. 1989. Proteolytic digestion of reovirus 

in the intestinal lumens of neonatal mice. J Virol 63:4676‐81. 

14.  Borsa, J., B. D. Morash, M. D. Sargent, T. P. Copps, P. A. Lievaart, and J. G. Szekely. 

1979. Two modes of entry of reovirus particles into L cells. J Gen Virol 45:161‐70. 

15.  Borsa, J., M. D. Sargent, P. A. Lievaart, and T. P. Copps. 1981. Reovirus: evidence for 

a second step in the intracellular uncoating and transcriptase activation process. 

Virology 111:191‐200. 

16.  Bowles, N. E., J. Ni, D. L. Kearney, M. Pauschinger, H. P. Schultheiss, R. McCarthy, J. 

Hare, J. T. Bricker, K. R. Bowles, and J. A. Towbin. 2003. Detection of viruses in 

myocardial tissues by polymerase chain reaction. evidence of adenovirus as a 

common cause of myocarditis in children and adults. J Am Coll Cardiol 42:466‐72. 

17.  Bowman, T., R. Garcia, J. Turkson, and R. Jove. 2000. STATs in oncogenesis. 

Oncogene 19:2474‐88. 

18.  Carter, C., C. M. Stoltzfus, A. K. Banerjee, and A. J. Shatkin. 1974. Origin of reovirus 

oligo(A). J Virol 13:1331‐7. 

19.  Chang, H. M., M. Paulson, M. Holko, C. M. Rice, B. R. Williams, I. Marie, and D. E. 

Levy. 2004. Induction of interferon‐stimulated gene expression and antiviral 

responses require protein deacetylase activity. Proc Natl Acad Sci U S A 101:9578‐83. 

20.  Chebath, J., G. Merlin, R. Metz, P. Benech, and M. Revel. 1983. Interferon‐induced 

56,000 Mr protein and its mRNA in human cells: molecular cloning and partial 

sequence of the cDNA. Nucleic Acids Res 11:1213‐26. 

21.  Chen, X., U. Vinkemeier, Y. Zhao, D. Jeruzalmi, J. E. Darnell, Jr., and J. Kuriyan. 

1998. Crystal structure of a tyrosine phosphorylated STAT‐1 dimer bound to DNA. 

Cell 93:827‐39. 

22.  Chow, L. H., K. W. Beisel, and B. M. McManus. 1992. Enteroviral infection of mice 

with severe combined immunodeficiency. Evidence for direct viral pathogenesis of 

myocardial injury. Lab Invest 66:24‐31. 

23.  Cleveland, D. R., H. Zarbl, and S. Millward. 1986. Reovirus guanylyltransferase is L2 

gene product lambda 2. J Virol 60:307‐11. 

24.  Cohen, B., D. Novick, S. Barak, and M. Rubinstein. 1995. Ligand‐induced association 

(35)

25.  Collins, S. E., R. S. Noyce, and K. L. Mossman. 2004. Innate cellular response to virus 

particle entry requires IRF3 but not virus replication. J Virol 78:1706‐17. 

26.  Cook, D. N., M. A. Beck, T. M. Coffman, S. L. Kirby, J. F. Sheridan, I. B. Pragnell, and 

O. Smithies. 1995. Requirement of MIP‐1 alpha for an inflammatory response to 

viral infection. Science 269:1583‐5. 

27.  Cusson‐Hermance, N., S. Khurana, T. H. Lee, K. A. Fitzgerald, and M. A. Kelliher. 

2005. Rip1 mediates the Trif‐dependent toll‐like receptor 3‐ and 4‐induced NF‐

{kappa}B activation but does not contribute to interferon regulatory factor 3 

activation. J Biol Chem 280:36560‐6. 

28.  Daliento, L., F. Calabrese, F. Tona, A. L. Caforio, G. Tarsia, A. Angelini, and G. 

Thiene. 2003. Successful treatment of enterovirus‐induced myocarditis with 

interferon‐alpha. J Heart Lung Transplant 22:214‐7. 

29.  Darnell, J. E., Jr. 1997. STATs and gene regulation. Science 277:1630‐5. 

30.  Darnell, J. E., Jr., I. M. Kerr, and G. R. Stark. 1994. Jak‐STAT pathways and 

transcriptional activation in response to IFNs and other extracellular signaling 

proteins. Science 264:1415‐21. 

31.  Das, A. K., P. W. Cohen, and D. Barford. 1998. The structure of the tetratricopeptide 

repeats of protein phosphatase 5: implications for TPR‐mediated protein‐protein 

interactions. Embo J 17:1192‐9. 

32.  DeBiasi, R. L., C. L. Edelstein, B. Sherry, and K. L. Tyler. 2001. Calpain inhibition 

protects against virus‐induced apoptotic myocardial injury. J Virol 75:351‐61. 

33.  DeBiasi, R. L., B. A. Robinson, B. Sherry, R. Bouchard, R. D. Brown, M. Rizeq, C. 

Long, and K. L. Tyler. 2004. Caspase inhibition protects against reovirus‐induced 

myocardial injury in vitro and in vivo. J Virol 78:11040‐50. 

34.  Diebold, S. S., T. Kaisho, H. Hemmi, S. Akira, and C. Reis e Sousa. 2004. Innate 

antiviral responses by means of TLR7‐mediated recognition of single‐stranded RNA. 

Science 303:1529‐31. 

35.  Domanski, P., M. Witte, M. Kellum, M. Rubinstein, R. Hackett, P. Pitha, and O. R. 

Colamonici. 1995. Cloning and expression of a long form of the beta subunit of the 

interferon alpha beta receptor that is required for signaling. J Biol Chem 270:21606‐

11. 

36.  Ebert, D. H., J. Deussing, C. Peters, and T. S. Dermody. 2002. Cathepsin L and 

cathepsin B mediate reovirus disassembly in murine fibroblast cells. J Biol Chem 

(36)

24 

37.  Ehrlich, M., W. Boll, A. Van Oijen, R. Hariharan, K. Chandran, M. L. Nibert, and T. 

Kirchhausen. 2004. Endocytosis by random initiation and stabilization of clathrin‐

coated pits. Cell 118:591‐605. 

38.  Erlandsson, L., R. Blumenthal, M. L. Eloranta, H. Engel, G. Alm, S. Weiss, and T. 

Leanderson. 1998. Interferon‐beta is required for interferon‐alpha production in 

mouse fibroblasts. Curr Biol 8:223‐6. 

39.  Farsetta, D. L., K. Chandran, and M. L. Nibert. 2000. Transcriptional activities of 

reovirus RNA polymerase in recoated cores. Initiation and elongation are regulated 

by separate mechanisms. J Biol Chem 275:39693‐701. 

40.  Feldman, A. M., and D. McNamara. 2000. Myocarditis. N Engl J Med 343:1388‐98. 

41.  Fitzgerald, K. A., S. M. McWhirter, K. L. Faia, D. C. Rowe, E. Latz, D. T. Golenbock, A. 

J. Coyle, S. M. Liao, and T. Maniatis. 2003. IKKepsilon and TBK1 are essential 

components of the IRF3 signaling pathway. Nat Immunol 4:491‐6. 

42.  Fu, X. Y., D. S. Kessler, S. A. Veals, D. E. Levy, and J. E. Darnell, Jr. 1990. ISGF3, the 

transcriptional activator induced by interferon alpha, consists of multiple interacting 

polypeptide chains. Proc Natl Acad Sci U S A 87:8555‐9. 

43.  Gavutis, M., S. Lata, P. Lamken, P. Muller, and J. Piehler. 2005. Lateral ligand‐

receptor interactions on membranes probed by simultaneous fluorescence‐

interference detection. Biophys J 88:4289‐302. 

44.  Gitlin, L., W. Barchet, S. Gilfillan, M. Cella, B. Beutler, R. A. Flavell, M. S. Diamond, 

and M. Colonna. 2006. Essential role of mda‐5 in type I IFN responses to 

polyriboinosinic:polyribocytidylic acid and encephalomyocarditis picornavirus. Proc 

Natl Acad Sci U S A 103:8459‐64. 

45.  Goh, K. C., S. J. Haque, and B. R. Williams. 1999. p38 MAP kinase is required for 

STAT1 serine phosphorylation and transcriptional activation induced by interferons. 

Embo J 18:5601‐8. 

46.  Golden, J. W., J. A. Bahe, W. T. Lucas, M. L. Nibert, and L. A. Schiff. 2004. Cathepsin 

S supports acid‐independent infection by some reoviruses. J Biol Chem 279:8547‐57. 

47.  Golden, J. W., and L. A. Schiff. 2005. Neutrophil elastase, an acid‐independent 

serine protease, facilitates reovirus uncoating and infection in U937 promonocyte 

cells. Virol J 2:48. 

48.  Grandvaux, N., M. J. Servant, B. tenOever, G. C. Sen, S. Balachandran, G. N. Barber, 

(37)

target genes: direct involvement in the regulation of interferon‐stimulated genes. J 

Virol 76:5532‐9. 

49.  Guo, J., D. J. Hui, W. C. Merrick, and G. C. Sen. 2000. A new pathway of translational 

regulation mediated by eukaryotic initiation factor 3. Embo J 19:6891‐9. 

50.  Guo, J., K. L. Peters, and G. C. Sen. 2000. Induction of the human protein P56 by 

interferon, double‐stranded RNA, or virus infection. Virology 267:209‐19. 

51.  Hacker, H., V. Redecke, B. Blagoev, I. Kratchmarova, L. C. Hsu, G. G. Wang, M. P. 

Kamps, E. Raz, H. Wagner, G. Hacker, M. Mann, and M. Karin. 2006. Specificity in 

Toll‐like receptor signalling through distinct effector functions of TRAF3 and TRAF6. 

Nature 439:204‐7. 

52.  Hardy, M. P., C. M. Owczarek, S. Trajanovska, X. Liu, I. Kola, and P. J. Hertzog. 2001. 

The soluble murine type I interferon receptor Ifnar‐2 is present in serum, is 

independently regulated, and has both agonistic and antagonistic properties. Blood 

97:473‐82. 

53.  Harvey, J. D., A. R. Bellamy, W. C. Earnshaw, and C. Schutt. 1981. Biophysical 

studies of reovirus type 3. IV. Low‐angle x‐ray diffraction studies. Virology 112:240‐9. 

54.  Heim, A., M. Stille‐Siegener, R. Kandolf, H. Kreuzer, and H. R. Figulla. 1994. 

Enterovirus‐induced myocarditis: hemodynamic deterioration with 

immunosuppressive therapy and successful application of interferon‐alpha. Clin 

Cardiol 17:563‐5. 

55.  Heim, M. H. 1999. The Jak‐STAT pathway: cytokine signalling from the receptor to 

the nucleus. J Recept Signal Transduct Res 19:75‐120. 

56.  Hemmi, H., O. Takeuchi, T. Kawai, T. Kaisho, S. Sato, H. Sanjo, M. Matsumoto, K. 

Hoshino, H. Wagner, K. Takeda, and S. Akira. 2000. A Toll‐like receptor recognizes 

bacterial DNA. Nature 408:740‐5. 

57.  Herzum, M., V. Ruppert, B. Kuytz, H. Jomaa, I. Nakamura, and B. Maisch. 1994. 

Coxsackievirus B3 infection leads to cell death of cardiac myocytes. J Mol Cell Cardiol 

26:907‐13. 

58.  Holm, G. H., J. Zurney, V. Tumilasci, S. Leveille, P. Danthi, J. Hiscott, B. Sherry, and 

T. S. Dermody. 2007. Retinoic acid‐inducible gene‐I and interferon‐beta promoter 

stimulator‐1 augment proapoptotic responses following mammalian reovirus 

References

Related documents

To determine whether viral protein synthesis is required for differential IRF3 activation by rsT1L and rsT3D in SVECs, we tested the capacity of reovirus to activate IRF3 in

Collectively, these results indicate a novel role for Rubicon during antiviral immune responses; Rubicon acts as a negative regulator of type I IFN signaling by inhibiting

Regarding antiviral capability, the overexpression of MITA in fish cells leads to strong inductions of IFN and ISGs and confers to the host an antiviral state to combat spring viremia

Consistent with the initial observation regarding the TLR3- mediated pathway, poly(I:C) induced late STAT1 phosphoryla- tion in a type I IFN-independent fashion.. One

In order to compare the abilities of ns2 mutants and wt viruses to replicate in cell types in which MHV does induce a type I IFN response, we assessed the replication kinetics of

The prototype reovirus strains T1L and T3D exhibit differences in the efficiency of autocleavage, in the propensity to undergo conformational changes required for membrane

IFN- ␥ significantly reduced the frequency of reactivation in peritoneal cells harvested from either DT- or mock-treated iDTR/CD19-Cre animals, indicating that perito- neal cell

Moreover, while reovirus T3D induced expression of IFN- β to significantly higher levels in PCMCs than PCFCs, reovirus induced similar expression of IRF-7 and 561 between the