1

Repulsion of superinfecting virions:A Mechanism for Rapid Virus Spread

Speaker: Chien‐Sin ChenAdviser: Li‐Kwan Chang Ph.D.

Virginie Doceul, Michael Hollinshead, Lonneke van der Linden, Geoffrey L. SmithScience 327: 873‐6, 2010

2

Smallpox

1                                     4                          7                                     13day(s) after infection

WHO smallpox recognition cards

3

Vaccinia virus

• Poxviruses

• Variola virus (smallpox), cowpox virus, vaccinia virus

• Not presently be found in nature

http://en.wikipedia.org/wiki/Vaccinia

NH Acheson, Fundamentals of molecular virology, Wiley, 2007

4

Genes of vaccinia virus• About 200 kb genome

• dsDNA

• Closely packed genes, without intron

• For its life cycle and against host immunity

NH Acheson, Fundamentals of molecular virology, Wiley, 2007

5

Viccinia virus life cycle

• Replicate in cytoplasm exclusively

• Progress is controlled by transcription factors

• Viral factories: replication and assembly

• IMV, IEV, CEV, EEV

NH Acheson, Fundamentals of molecular virology, Wiley, 2007

6

Vaccinia virus dissemination

GL Smith et al., Annu Rev Microbiol 57: 323‐42, 2003

7

Local dissemination

IMV                           CEV

EEV

GL Smith and M Law, Vir Res 106: 189‐97, 2004

8

Vaccinia virus dissemination overcomes its replication kinetics

• Viral factories: 4‐6 hr

• Cross cells: 75 min

5 mm

3 days

EGFPA5L Viral factoriesFree virions

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Specific aim

• What is the MECHANISMthat accelerates vaccinia virus spread?

10

• De novo synthesized virionsleaves through actinprojections (CEV induces actin polymerization)

S Cudmore et al., Nat 378: 636‐8, 1995

Actin‐based virions spread

S Cudmore et al., J Cell Sci 109:1739‐47, 1996

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Mutants defective in actin tails formation spread much more slowly

12

Viccinia virus life cycle

• Replicate in cytoplasm exclusively

• Progress is controlled by transcription factors

• Viral factories: replication and assembly

• IMV, IEV, CEV, EEV

NH Acheson, Fundamentals of molecular virology, Wiley, 2007

13

Virus‐tipped actin tails emerge from cells   regardless of viral factories

14

Infected cells stretch actin tails before production of new virions

15

Actin tails repels virions repeatedly

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Early expression of A33 and A36 is important for vaccinia virus spread

A36R, A33R, B5R are surface proteins

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Expression of A33 and A36 is sufficient for actin tails formation

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Summary

• Phenomenon:Vaccinia virus spreads rapidly than predicted

• Mechanism:Virions are propelled by actin tails until reaching uninfected cells

• Machineries:Early co‐expression of A33R and A36R is sufficient and necessary

• Significance:A novel mechanism and potential target for drugs design

Uninfected cells

At plaque edge

Infected and virions‐producing cells

Infected but virions‐nonproducing cells

progres

s

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The proposed model

20

Thanks for your attention