Deletion of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) envelope (E) gene attenuates the virus. E gene encodes a small multifunctional protein that possesses ion channel (IC) activity, an important function in virus-host interaction. To test the contribution of E protein IC activity in virus pathogenesis, two recombinant mouse-adapted SARS-CoVs, each containing one single amino acid mutation that suppressed ion conductivity, were engineered. After serial infections, mutant viruses, in general, incorporated compensatory mutations within E gene that rendered active ion channels. Furthermore, IC activity conferred better fitness in competition assays, suggesting that ion conductivity represents an advantage for the virus. Interestingly, mice infected with viruses displaying E protein IC activity, either with the wild-type E protein sequence or with the revertants that restored ion transport, rapidly lost weight and died. In contrast, mice infected with mutants lacking IC activity, which did not incorporate mutations within E gene during the experiment, recovered from disease and most survived. Knocking down E protein IC activity did not significantly affect virus growth in infected mice but decreased edema accumulation, the major determinant of acute respiratory distress syndrome (ARDS) leading to death. Reduced edema correlated with lung epithelia integrity and proper localization of Na+/K+ ATPase, which participates in edema resolution. Levels of inflammasome-activated IL-1β were reduced in the lung airways of the animals infected with viruses lacking E protein IC activity, indicating that E protein IC function is required for inflammasome activation. Reduction of IL-1β was accompanied by diminished amounts of TNF and IL-6 in the absence of E protein ion conductivity. All these key cytokines promote the progression of lung damage and ARDS pathology. In conclusion, E protein IC activity represents a new determinant for SARS-CoV virulence.

ABSTRACT African swine fever virus (ASFV) is the causative agent of a contagious disease affecting wild and domestic swine. The function of B169L protein, as a potential integral structural membrane protein, remains to be experimentally characterized. Using state-of-the-art bioinformatics tools, we confirm here earlier predictions indicating the presence of an integral membrane helical hairpin, and further suggest anchoring of this protein to the ER membrane, with both terminal ends facing the lumen of the organelle. Our evolutionary analysis confirmed the importance of purifying selection in the preservation of the identified domains during the evolution of B169L in nature. Also, we address the possible function of this hairpin transmembrane domain (HTMD) as a class IIA viroporin. Expression of GFP fusion proteins in the absence of a signal peptide supported B169L insertion into the ER as a Type III membrane protein and the formation of oligomers therein. Overlapping peptides that spanned the B169L HTMD were reconstituted into ER-like membranes and the adopted structures analyzed by infrared spectroscopy. Consistent with the predictions, B169L transmembrane sequences adopted α-helical conformations in lipid bilayers. Moreover, single vesicle permeability assays demonstrated the assembly of lytic pores in ER-like membranes by B169L transmembrane helices, a capacity confirmed by ion-channel activity measurements in planar bilayers. Emphasizing the relevance of these observations, pore-forming activities were not observed in the case of transmembrane helices derived from EP84R, another ASFV protein predicted to anchor to membranes through a α-helical HTMD. Overall, our results support predictions of viroporin-like function for the B169L HTMD. IMPORTANCE African swine fever (ASF), a devastating disease affecting domestic swine, is widely spread in Eurasia, producing significant economic problems in the pork industry. Approaches to prevent/cure the disease are mainly restricted to the limited information concerning the role of most of the genes encoded by the large (160–170 kba) virus genome. In this report, we present the experimental data on the functional characterization of the African swine fever virus (ASFV) gene B169L. Data presented here indicates that the B169L gene encodes for an essential membrane-associated protein with a viroporin function.