Spike Glycoprotein Cleavage Recognition Site Analysis of Infectious Bronchitis Virus

Publication Type:Journal Article
Year of Publication:2001
Authors:Jackwood, MW, Hilt, DA, Callison, SA, Lee, C-W, Plaza, H, Wade, E
Journal:Avian Diseases
Volume:45
Issue:2
Date Published:2001
ISBN Number:00052086
Keywords:Fringillidae, Serinus, Serinus serinus
Abstract:The spike glycoprotein of infectious bronchitis virus (IBV), a coronavirus, is translated as a precursor protein ( S o), then cleaved into two subunits (S1 and S2) by host cell serine proteases. In this study, we compared the cleavage recognition site of 55 IBV isolates to determine if the cleavage recognition site sequence, which consists of five basic amino acid residues, correlates with host cell range, serotype, geographic origin, and pathogenicity as it does in orthomyxoviruses and paramyxoviruses. The most common cleavage recognition site observed (33 of 55 viruses) was Arg-Arg-Ser-Arg-Arg, representing at least 11 different serotypes. Thus, cleavage recognition site does not appear to correlate with serotype. We also determined that cleavage recognition site sequence does not correlate with pathogenicity because attenuated and pathogenic isolates (different passages of the same virus) contain identical cleavage recognition site sequences. In addition, nephropathogenic strains had the same cleavage recognition site sequence as many nonnephropathogenic isolates. Cleavage recognition site sequence does correlate with viruses in different geographic regions, which may be an important characteristic to examine in epidemiologic studies. An IBV monoclonal antibody neutralization-resistant mutant (NR 18) had an unusual substitution of Ile for Arg at the fourth position, giving the sequence Arg-Arg-Ser-Ile-Arg, which likely prevents cleavage and, thus, destroys the conformationally dependent monoclonal antibody binding epitope. Six residues on the amino-terminal side of the cleavage recognition site are conserved in 31% of the isolates and consist of only one or two basic amino acids. Thus, the number of basic residues around the cleavage recognition site does not appear to correlate with increased cleavability, host cell range, and increased virulence as it does with envelope glycoproteins in orthomyxoviruses and paramyxoviruses. /// La glicoproteína espícula del virus de la bronquitis infecciosa aviar, un coronavirus, cs traducida como una proteína precursora ( S o), la cual es dividida en dos subunidades (S1 y S2) por las proteasas de serina del huésped. En este estudio comparamos el sitio de reconocimiento para la segmentación por la enzima proteasa de serina de 55 aislamientos virales de la bronquitis infecciosa aviar, con el fin de determinar si este sitio, que usualmente consiste de cinco aminoácidos básicos, está correlacionado con el rango de células afectadas en el huésped, el serotipo viral, región geográfica de origen del aislamiento y la patogenicidad, como es el caso en las infecciones ocasionadas por ortomixovirus y paramixovirus. La secuencia de aminoácidos más frecuentemente observada en los virus de bronquitis usados en este estudio (33 de los 55 virus estudiados) fue Arg-Arg-Ser-Arg-Arg, la cual se presentó en por lo menos 11 serotipos diferentes. Esto indica que esta secuencia de aminoácidos no está correlacionada con el serotipo viral. También determinamos que la misma no está relacionada con la patogenicidad del virus, porque cepas atenuadas y patógenas (diferentes pasajes del mismo virus) presentan secuencias idénticas. Mas aún, las cepas capaces de inducir patologías en el riñón presentan la misma secuencia de aminoácidos que las cepas que no producen patogenicidad renal. La secuencia de aminoácidos necesaria para la acción de las proteasas de serina no está correlacionada con el área geográfica del aislamiento viral, lo cual puede ser una característica importante cuando se realizan estudios epidemiológicos. Una mutante del virus de bronquitis aviar designada como NR 18, resistente a la neutralización por anticuerpo monoclonal, presenta una sustitución de aminoácidos poco común (Arg por Ile) en la cuarta posición de la secuencia necesaria para la acción de las proteasa de serina. La secuencia resultante, Arg-Arg-Ser-Ile-Arg, probablemente no permite la acción de la enzima y por tanto previene la formación de la correcta conformación tridimensional del epítope reconocido por el anticuerpo monoclonal. Seis residuos en la parte amino-terminal de la secuencia reconocida por la enzima son conservados en el 31% de los aislamientos, los cuales presentan solo dos aminoácidos básicos. Esto indica que el número de residuos básicos alrededor de la secuencia reconocida por la enzima, no parece estar relacionado con la capacidad de acción de la misma, el rango de células afectadas por el virus en el huésped o la virulencia, como es el caso en las glicoproteínas de la envoltura de los ortomixovirus y paramixovirus.
URL:http://www.jstor.org/stable/1592976
Short Title:Avian Diseases
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