Hepatitis C virus (HCV) is the major cause of non-A non-B hepatitis and a leading cause of liver dysfunction worldwide. While the current therapy for chronic HCV infection is parenteral administration of type 1 interferon (IFN), only a fraction of HCV-infected individuals completely respond to treatment. Previous studies have correlated the IFN sensitivity of strain HCV-1b with mutations within a discrete region of the viral nonstructural 5A protein (NS5A), termed the interferon sensitivity determining region (ISDR), suggesting that NS5A may contribute to the IFN-resistant phenotype of HCV. To determine the importance of HCV NS5A and the NS5A ISDR in mediating HCV IFN resistance, we tested whether the NS5A protein could regulate the IFN-induced protein kinase, PKR, a mediator of IFN-induced antiviral resistance and a target of viral and cellular inhibitors. Using multiple approaches, including biochemical, transfection, and yeast genetics analyses, we can now report that NS5A represses PKR through a direct interaction with the protein kinase catalytic domain and that both PKR repression and interaction requires the ISDR. Thus, inactivation of PKR may be one mechanism by which HCV avoids the antiviral effects of IFN. Finally, the inhibition of the PKR protein kinase by NS5A is the first described function for this HCV protein.

The PKR protein kinase is a critical component of the cellular antiviral and antiproliferative responses induced by interferons. Recent evidence indicates that the nonstructural 5A (NS5A) protein of hepatitis C virus (HCV) can repress PKR function in vivo, possibly allowing HCV to escape the antiviral effects of interferon. NS5A presents a unique tool by which to study the molecular mechanisms of PKR regulation in that mutations within a region of NS5A, termed the interferon sensitivity-determining region (ISDR), are associated with sensitivity of HCV to the antiviral effects of interferon. In this study, we investigated the mechanisms of NS5A-mediated PKR regulation and the effect of ISDR mutations on this regulatory process. We observed that the NS5A ISDR, though necessary, was not sufficient for PKR interactions; we found that an additional 26 amino acids (aa) carboxyl to the ISDR were required for NS5A-PKR complex formation. Conversely, we localized NS5A binding to within PKR aa 244 to 296, recently recognized as a PKR dimerization domain. Consistent with this observation, we found that NS5A from interferon-resistant HCV genotype 1b disrupted kinase dimerization in vivo. NS5A-mediated disruption of PKR dimerization resulted in repression of PKR function and inhibition of PKR-mediated eIF-2α phosphorylation. Introduction of multiple ISDR mutations abrogated the ability of NS5A to bind to PKR in mammalian cells and to inhibit PKR in a yeast functional assay. These results indicate that mutations within the PKR-binding region of NS5A, including those within the ISDR, can disrupt the NS5A-PKR interaction, possibly rendering HCV sensitive to the antiviral effects of interferon. We propose a model of PKR regulation by NS5A which may have implications for therapeutic strategies against HCV.

The innate immune-signaling kinase, TBK1, couples pathogen surveillance to induction of host defense mechanisms. Pathological activation of TBK1 in cancer can overcome programmed cell death cues, enabling cells to survive oncogenic stress. The mechanistic basis of TBK1 prosurvival signaling, however, has been enigmatic. Here, we show that TBK1 directly activates AKT by phosphorylation of the canonical activation loop and hydrophobic motif sites independently of PDK1 and mTORC2. Upon mitogen stimulation, triggering of the innate immune response, re-exposure to glucose, or oncogene activation, TBK1 is recruited to the exocyst, where it activates AKT. In cells lacking TBK1, insulin activates AKT normally, but AKT activation by exocyst-dependent mechanisms is impaired. Discovery and characterization of a 6-aminopyrazolopyrimidine derivative, as a selective low-nanomolar TBK1 inhibitor, indicates that this regulatory arm can be pharmacologically perturbed independently of canonical PI3K/PDK1 signaling. Thus, AKT is a direct TBK1 substrate that connects TBK1 to prosurvival signaling.