TRIM5 is an E3 ubiquitin ligase with known antiretroviral restriction factor activity, although the mechanisms involved are poorly understood. Luban and colleagues now demonstrate that TRIM5 activates innate immune signalling pathways and acts as a pattern recognition receptor specific for the retrovirus capsid lattice. TRIM5 is a RING domain-E3 ubiquitin ligase that restricts infection by human immunodeficiency virus (HIV)-1 and other retroviruses immediately following virus invasion of the target cell cytoplasm1,2. Antiviral potency correlates with TRIM5 avidity for the retrovirion capsid lattice3,4 and several reports indicate that TRIM5 has a role in signal transduction5,6,7, but the precise mechanism of restriction is unknown8. Here we demonstrate that TRIM5 promotes innate immune signalling and that this activity is amplified by retroviral infection and interaction with the capsid lattice. Acting with the heterodimeric, ubiquitin-conjugating enzyme UBC13–UEV1A (also known as UBE2N–UBE2V1), TRIM5 catalyses the synthesis of unattached K63-linked ubiquitin chains that activate the TAK1 (also known as MAP3K7) kinase complex and stimulate AP-1 and NFκB signalling. Interaction with the HIV-1 capsid lattice greatly enhances the UBC13–UEV1A-dependent E3 activity of TRIM5 and challenge with retroviruses induces the transcription of AP-1 and NF-κB-dependent factors with a magnitude that tracks with TRIM5 avidity for the invading capsid. Finally, TAK1 and UBC13–UEV1A contribute to capsid-specific restriction by TRIM5. Thus, the retroviral restriction factor TRIM5 has two additional activities that are linked to restriction: it constitutively promotes innate immune signalling and it acts as a pattern recognition receptor specific for the retrovirus capsid lattice.

Abstract The RhlE DEAD-box RNA helicase protein family is widespread among Proteobacteria, but it is the least understood due to the lack of a clear biological function. Here, we study the two RhlE homologs present in the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa . RhlE1 and RhlE2 diverged during P. aeruginosa evolution; our data indicate that this resulted in a non-redundant biological role, a distinct molecular action and an enzymatic activity differentially stimulated by RNA. Whereas RhlE1 is specifically necessary for bacteria growth in cold, we show that RhlE2 acts as global post-transcriptional regulator, affecting the level of hundreds of cellular transcripts and multiple functionalities indispensable not only for P. aeruginosa environmental adaptation, but also for its virulence. The global action of RhlE2 relies on a unique C-terminal extension, which establishes an RNA-dependent interaction with the RNase E endonuclease and the cellular RNA degradation machinery.

RNA helicases-central enzymes in RNA metabolism- often feature intrinsically disordered regions (IDRs) that enable phase separation and complex molecular interactions. In the bacterial pathogen Pseudomonas aeruginosa , the non-redundant RhlE1 and RhlE2 RNA helicases share a conserved REC catalytic core but differ in C-terminal IDRs. Here, we show how the IDR diversity defines RhlE RNA helicase specificity of function. Both IDRs facilitate RNA binding and phase separation, localizing proteins in cytoplasmic clusters. However, RhlE2 IDR is more efficient in enhancing REC core RNA unwinding, exhibits a greater tendency for phase separation, and interacts with the RNase E endonuclease, a crucial player in mRNA degradation. Swapping IDRs results in chimeric proteins that are biochemically active but functionally distinct as compared to their native counterparts. The REC RhlE1 -IDR RhlE2 chimera improves cold growth of a rhlE1 mutant, gains interaction with RNase E and affects a subset of both RhlE1 and RhlE2 RNA targets. The REC RhlE2 -IDR RhlE1 chimera instead hampers bacterial growth at low temperatures in the absence of RhlE1, with its detrimental effect linked to aberrant RNA droplets. By showing that IDRs modulate both protein core activities and subcellular localization, our study defines the impact of IDR diversity on the functional differentiation of RNA helicases.

Abstract RNA helicases—central enzymes in RNA metabolism—often feature intrinsically disordered regions (IDRs) that enable phase separation and complex molecular interactions. In the bacterial pathogen Pseudomonas aeruginosa, the non-redundant RhlE1 and RhlE2 RNA helicases share a conserved REC catalytic core but differ in C-terminal IDRs. Here, we show how the IDR diversity defines RhlE RNA helicase specificity of function. Both IDRs facilitate RNA binding and phase separation, localizing proteins in cytoplasmic clusters. However, RhlE2 IDR is more efficient in enhancing REC core RNA unwinding, exhibits a greater tendency for phase separation, and interacts with the RNase E endonuclease, a crucial player in mRNA degradation. Swapping IDRs results in chimeric proteins that are biochemically active but functionally distinct as compared to their native counterparts. The RECRhlE1-IDRRhlE2 chimera improves cold growth of a rhlE1 mutant, gains interaction with RNase E and affects a subset of both RhlE1 and RhlE2 RNA targets. The RECRhlE2-IDRRhlE1 chimera instead hampers bacterial growth at low temperatures in the absence of RhlE1, with its detrimental effect linked to aberrant RNA droplets. By showing that IDRs modulate both protein core activities and subcellular localization, our study defines the impact of IDR diversity on the functional differentiation of RNA helicases.