Chromosomal integration enables human immunodeficiency virus (HIV) to establish a permanent reservoir that can be therapeutically suppressed but not eradicated. Participation of cellular proteins in this obligate replication step is poorly understood. We used intensified RNA interference and dominant-negative protein approaches to show that the cellular transcriptional coactivator lens epithelium–derived growth factor (LEDGF)/p75 (p75) is an essential HIV integration cofactor. The mechanism requires both linkages of a molecular tether that p75 forms between integrase and chromatin. Fractionally minute levels of endogenous p75 are sufficient to enable integration, showing that cellular factors that engage HIV after entry may elude identification in less intensive knockdowns. Perturbing the p75-integrase interaction may have therapeutic potential.

Significance HIV-1 requires integration for efficient gene expression, and the local chromatin environment significantly influences the level of HIV-1 transcription. Silent, integrated proviruses constitute the latent HIV reservoir. As HIV-1 commandeers cellular factors to dictate its preferred integration sites, these interactions consequentially influence latency. We examined the impact of polyadenylation specificity factor CPSF6, which binds HIV-1 capsid, and the integrase-binding chromatin reader LEDGF/p75 on viral infection and integration site distribution. Integration sites were determined in cells knocked down or knocked out for one or both host factors. Our data indicate that CPSF6 directs HIV-1 to transcriptionally active chromatin, where LEDGF/p75 predominantly directs the positions of integration within genes. These findings clarify the roles of cellular forces that dictate HIV-1 integration preferences and hence virus pathogenesis.

The emergence of SARS-CoV-2 variants with enhanced transmissibility, pathogenesis and resistance to vaccines presents urgent challenges for curbing the COVID-19 pandemic. While Spike mutations that enhance virus infectivity or neutralizing antibody evasion may drive the emergence of these novel variants, studies documenting a critical role for interferon responses in the early control of SARS-CoV-2 infection, combined with the presence of viral genes that limit these responses, suggest that interferons may also influence SARS-CoV-2 evolution. Here, we compared the potency of 17 different human interferons against multiple viral lineages sampled during the course of the global outbreak, including ancestral and four major variants of concern. Our data reveal increased interferon resistance in emerging SARS-CoV-2 variants, suggesting that evasion of innate immunity may be a significant, ongoing driving force for SARS-CoV-2 evolution. These findings have implications for the increased lethality of emerging variants and highlight the interferon subtypes that may be most successful in the treatment of early infections.

Abstract A multimer of retroviral integrase (IN) synapses viral DNA ends within a stable intasome nucleoprotein complex for integration into a host cell genome. Reconstitution of the intasome from the maedi-visna virus (MVV), an ovine lentivirus, revealed a large assembly containing sixteen IN subunits (1). Herein, we report cryo-EM structures of the lentiviral intasome prior to engagement of target DNA and following strand transfer, refined at 3.4 and 3.5 Å resolution, respectively. The structures elucidate details of the protein-protein and protein-DNA interfaces involved in lentiviral intasome formation. We show that the homomeric interfaces involved in IN hexadecamer formation and the α-helical configuration of the linker connecting the C-terminal and catalytic core domains are critical for MVV IN strand transfer activity in vitro and for virus infectivity. Single-molecule microscopy in conjunction with photobleaching revealed that the MVV intasome can bind a variable number, up to sixteen molecules, of the lentivirus-specific host factor LEDGF/p75. Concordantly, ablation of endogenous LEDGF/p75 resulted in gross redistribution of MVV integration sites in human and ovine cells. Our data confirm the importance of the expanded architecture observed in cryo-EM studies of lentiviral intasomes and suggest that this organization underlies multivalent interactions with chromatin for integration targeting to active genes.

Feline immunodeficiency virus (FIV) Vif mediates degradation of two anti-lentiviral feline APOBEC3 (fA3) proteins, fA3Z3 and fA3Z2bZ3. HIV-1 Vif targets the restriction factor human APOBEC3G (A3G, hA3Z2g-Z1c) for proteasome degradation to mediate viral evasion. Despite this similarity, FIV and HIV-1 Vif share limited homology. Vif binds hA3Z2g-Z1c through its N-terminal region, while its C-terminal region binds to an E3-ligase complex containing Cullin5 and Elongin B/C. Further, HIV-1 Vif contains critical domains in its C-terminus, including an adjacent BC box, the only shared domain between FIV and HIV-1 Vif, and a non-classical zinc finger (HCCH) domain. Felid lentivirus Vif, however, contains a highly conserved KCCC motif. While both Vifs have evolved to counteract select A3 antiretroviral proteins, the FIV Vif domains necessary to target fA3s for degradation are incompletely understood. To identify these domains, we used the well-characterized HIV-1 Vif domains to show that distinct mutations within the BC box of FIV Vif prevent fA3Z3 and fA3Z2bZ3 degradation and reduce virion infectivity. We also found that mutating any single residue in the KCCC motif blocked fA3 targeting and impaired FIV infectivity and replication. These mutations also failed to disrupt the FIV Vif and Cullin5 interaction. Further, we showed that, in contrast to the HCCH domain in HIV-1 Vif, the KCCC domain of FIV Vif does not bind zinc. However, unlike HIV-1 Vif, FIV Vif (C36 isolate) reduces intracellular levels of co-expressed Cullin5 proteins, a novel finding. Our results reveal important C-terminal residues in FIV Vif and show that the BC box and KCCC regions are critical for fA3 degradation, infectivity, and spreading replication.

ABSTRACT Signal sequences are N-terminal peptides, generally less than 30 amino acids in length, that direct translocation of proteins into the endoplasmic reticulum and secretory pathway. The envelope glycoprotein (Env) of the nonprimate lentivirus Feline immunodeficiency virus (FIV) contains the longest signal sequence of all eukaryotic, prokaryotic and viral proteins (175 amino acids). The reason is unknown. Tetherin is a dual membrane-anchored host protein that inhibits the release of enveloped viruses from cells. Primate lentiviruses have evolved three antagonists: the small accessory proteins Vpu and Nef, and in the case of HIV-2, Env. Here we identify the FIV Env signal sequence (Fess) as the FIV tetherin antagonist. A short deletion in the central portion of Fess had no effect on viral replication in the absence of tetherin but severely impaired virion budding in its presence. Fess is necessary and sufficient, acting as an autonomous accessory protein with the rest of Env dispensable. In contrast to primate lentivirus tetherin antagonists, it functions by stringently blocking the incorporation of this restriction factor into viral particles rather than by degrading it or downregulating it from the plasma membrane.

RNA viruses are a major source of emerging and re-emerging infectious diseases around the world. We developed a method to identify RNA viruses that is based on the fact that all RNA viruses produce dsRNA while replicating. Purifying and sequencing dsRNA from total RNA isolated from infected tissue allowed us to recover replicating viral sequences. We refer to this approach as dsRNA-Seq. By assembling dsRNA sequences into contigs we identified full length RNA viruses of varying genome types infecting mammalian culture samples, identified a known viral disease agent in laboratory infected mice, and successfully detected naturally occurring RNA viral infections in reptiles. Here we show that dsRNA-Seq is a preferable method for identifying viruses in organisms that do not have sequenced genomes and/or commercially available rRNA depletion reagents. Similar to other metagenomic strategies, dsRNA-Seq has the potential to identify unknown viral disease agents that share little to no similarity to known viruses. However, the significant advantage of this method is the ability to identify replicated viral sequences, which is useful for distinguishing infectious viral agents from potential noninfectious viral particles or contaminants.