ABSTRACT Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the virus responsible for the coronavirus disease 2019 pandemic. ORF6 is known to antagonize the interferon signaling by inhibiting the nuclear translocation of STAT1. Here we show that ORF6 acts as a virulence factor through two distinct strategies. First, ORF6 directly interacts with STAT1 in an IFN-independent manner to inhibit its nuclear translocation. Second, ORF6 directly binds to importin α1, which is a nuclear transport factor encoded by KPNA2 , leading to a significant suppression of importin α1-mediated nuclear transport. Furthermore, we found that KPNA2 knockout enhances the viral replication, suggesting that importin α1 suppresses the viral propagation. Additionally, the analyses of gene expression data revealed that importin α1 levels decreased significantly in the lungs of older individuals. Taken together, SARS-CoV-2 ORF6 disrupts the nucleocytoplasmic trafficking to accelerate the viral replication, resulting in the disease progression, especially in older individuals.

ABSTRACT Importin α4, which is encoded by the Kpna4 gene, is a well characterized nuclear-cytoplasmic transport factor known to mediate transport of transcription factors including NF-κB. Here, we report that Kpna4 knock-out (KO) mice exhibit psychiatric disorder-related behavioral abnormalities such as anxiety-related behaviors, deceased social interaction and sensorimotor gating deficits. Contrary to a previous study predicting attenuated NF-κB activity as a result of Kpna4 deficiency, we observed a significant increase in expression levels of NF-κB genes and pro-inflammatory cytokines such as TNFα , Il1β or Il-6 in the Prefrontal Cortex or Basolateral Amygdala of the KO mice. Moreover, examination of inflammatory responses in primary cells revealed that Kpna4 deficient cells have an increased inflammatory response, which was rescued by addition of not only full-length, but also a nuclear transport deficient truncation mutant of importin α4, suggesting contribution of its non-transport functions. Furthermore, RNAseq of sorted adult Microglia and Astrocytes and subsequent transcription factor analysis suggested increases in Polycomb repressor complex 2 (PRC2) activity in Kpna4 KO cells. Taken together, importin α4 deficiency induces psychiatric disorder-related behavioral deficits in mice, along with an increased inflammatory response and possible alteration of PRC2 activity in glial cells.

ABSTRACT Nucleoporins NUP98 and NUP214 form chimeric fusion proteins that assemble into phase-separated nuclear bodies. However, the function and physiological significance of these nuclear bodies remain largely unknown. Previously, we reported that both NUP98-HOXA9 and SET-NUP214 are recruited to HOX cluster regions via chromatin-bound CRM1, a nuclear export receptor (Oka et al., 2019). Here, we show that these nuclear bodies promote the condensation of mixed lineage leukemia 1 (MLL1), a histone methyltransferase which is essential for the maintenance of HOX gene expression. Our analysis revealed that SET-NUP214 and CRM1 robustly associate with MLL1 to form nuclear bodies and are colocalized on chromatin. We also showed that MLL1 and CRM1 are recruited to the nuclear bodies of NUP98-HOXA9 and that the NUP98-HOXA9/CRM1/MLL1 complex accumulates on its target gene loci, including HOX clusters and MEIS1 . These phenomena were not observed in phase-separation–deficient mutants or non-DNA-binding mutants of NUP98-HOXA9. Collectively, these results show that both phase separation and proper targeting of nucleoporin fusions to specific sites could enhance the activation of a wide range of target genes by promoting the condensation of MLL1 and CRM1.