Abstract Many have believed that oxygen (O 2 ) crosses red blood cell (RBC) membranes by dissolving in lipids that offer no resistance to diffusion. However, using stopped-flow (SF) analyses of hemoglobin (Hb) absorbance spectra during O 2 off-loading from mouse RBCs, we now report that most O 2 traverses membrane-protein channels. Two agents excluded from the RBC interior markedly slow O 2 off-loading: p-chloromercuribenzenesulfonate (pCMBS) reduces inferred membrane O 2 permeability ( P Membrane ) by ∼82%, and 4,4’-diisothiocyanatostilbene-2,2’-disulfonate (DIDS), by ∼56%. Because neither likely produces these effects via membrane lipids, we examined RBCs from mice genetically deficient in aquaporin-1 (AQP1), the Rh complex (i.e., rhesus proteins RhAG + mRh), or both. The double knockout (dKO) reduces P Membrane by ∼55%, and pCMBS+dKO, by ∼91%. Proteomic analyses of RBC membranes, flow cytometry, hematology, and mathematical simulations rule out explanations involving other membrane proteins, RBC geometry, or extracellular unconvected fluid (EUF). By identifying the first two O 2 channels and pointing to the existence of other O 2 channel(s), all of which could be subject to physiological regulation and pharmacological intervention, our work represents a paradigm shift for O 2 handling.

Establishing a non-productive quiescent/silent infection within monocytes is essential for spread of human cytomegalovirus (HCMV). Yet, how HCMV establishes a quiescent infection in monocytes remains unclear. US28 is a viral G protein-coupled receptor (GPCR) essential for silent infections within cells of the myeloid lineage. We found virion-associated US28 was rapidly delivered to monocytes, while de novo synthesized US28 was delayed for several days. A recombinant mutant virus lacking US28 (US28Δ) was unable to establish a quiescent infection, resulting in a fully productive lytic replication cycle. Mechanistically, viral entry of US28Δ phosphorylated Akt at both serine 473 (S473) and threonine 308 (T308), which contrasted with the site-specific phosphorylation of Akt at S473 following WT infection. Preventing Akt bi-phosphorylation prevented lytic replication of US28Δ, and ectopic expression of a constitutively phosphorylated Akt variant triggered lytic replication of WT infection. Our data demonstrate that virion-delivered US28 fine-tunes Akt activity to permit HCMV infection to enter a quiescent state following primary infection of monocytes.

The ability to establish a latent infection with periodic reactivation events ensures herpesviruses, like human cytomegalovirus (HCMV), lifelong infection and serial passage. The host-pathogen relationship throughout HCMV latency is complex, though both cellular and viral factors influence the equilibrium between latent and lytic infection. We and others have shown one of the viral-encoded G protein-coupled receptors, US28, is required for HCMV latency. US28 potentiates signals both constitutively and in response to ligand binding, and we previously showed deletion of the ligand binding domain or mutation of the G protein-coupling domain results in the failure to maintain latency similar to deletion of the entire US28 open reading frame (ORF). Interestingly, a recent publication detailed an altered phenotype from that previously reported, showing US28 is required for viral reactivation rather than latency, suggesting the US28 ORF deletion impacts transcription of the surrounding genes. Here, we show an independently generated US28-stop mutant, like the US28 ORF deletion mutant, fails to maintain latency in hematopoietic cells. Further, we found US27 and US29 transcription in each of these mutants was comparable to their expression during wild type infection, suggesting neither US28 mutant alters mRNA levels of the surrounding genes. Finally, infection with a US28 ORF deletion virus expressed US27 protein comparable to its expression following infection wild type. In sum, our new data strongly support previous findings from our lab and others, detailing a requirement for US28 during HCMV latent infection.

Human cytomegalovirus (HCMV) is a ubiquitous pathogen that latently infects hematopoietic cells and has the ability to reactivate when triggered by immunological stress. This reactivation causes significant morbidity and mortality in immune-deficient patients, who are unable to control viral dissemination. While a competent immune system helps retain HCMV in its latent form, a portrait of the factors that induce reactivation following the proper cues remains incomplete. Our understanding of the complex molecular mechanisms underlying latency and reactivation continue to evolve. We previously showed the HCMV-encoded G-protein coupled receptor US28 is expressed during latency and facilitates latent infection by attenuating the activator protein-1 (AP-1) transcription factor subunit, c-fos, expression and activity. We now show AP-1 is a critical component for HCMV reactivation. Pharmacological inhibition of c-fos significantly attenuates viral reactivation. In agreement, infection with a virus in which we disrupted the proximal AP-1 binding site in the major immediate early (MIE) enhancer results in inefficient reactivation compared to wild type. Concomitantly, AP-1 recruitment to the MIE enhancer is significantly decreased following reactivation of the mutant virus. Further, AP-1 is critical for de-repression of MIE-driven transcripts and downstream early and late genes, while immediate early genes from other loci remain unaffected. Our data also reveal MIE transcripts driven from the MIE promoter, the distal promoter, and the internal promoter, iP2, are dependent upon AP-1 recruitment, while iP1-driven transcripts are AP-1-independent. Collectively, our data demonstrate AP-1 binding to and activation of the MIE enhancer is a key molecular process controlling reactivation from latency.