Global examination of papillomavirus protein-protein interactions: the intraviral interactome of HPV31 and the cellular binding partners of cutaneous papillomaviruses

Abstract

Human papillomaviruses (HPVs) comprise a large group of small DNA viruses that infect mucosa and epithelia. Infections can be either asymptomaticand cleared by the immune system or they can persist and cause cancer. Many studies supported the causative role of HR-HPVs in cervical carcinoma, whereas the HPV-related causality of non-melanoma skin cancer (NMSC), where HPV is thought to act as a co-carcinogen, is not fully understood. Protein-protein interactions were studied in this work to get more insights into cutaneous PV tumor development and to obtain a comprehensive intraviral interactome of HPV31. Since expression of the two viral oncoproteins E6 and E7 are associated with the progression of HPV-related tumors, cutaneous E6 proteins of HPV5, 38 as well as CRPV were used as baits to perform mass-spectometry (MS)-based assays to identify new cellular interaction partners. Analysis of the MS data led to the confirmation of previously published interactors and to the identification of new proteins. Among them, the 17-Beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase isoforms 4 (17βHSD4) was validated as an interactor of both CRPV and 38E6. A flow cytometry-based FRET assay (FACS-FRET) was used to unravel the intraviral interactome of the HR type HPV31. Nine viral proteins were fluorophore-tagged and then tested for interactions between each other via FACS-FRET. The screening revealed new interactions besides confirming the previously reported ones. For the first time, we show an interaction between the E6 and E7 oncoproteins. These findings contribute to a better understanding of the molecular mechanisms by which cutaneous PV interfere with the host. The data might furthermore be the basis for future research elucidating mechanisms by which cutaneous PVs cause cancer and ultimately pave the path for new therapeutic options for the treatment of PV-induced malignancies.

Humane Papillomaviren (HPVs) umfassen eine große Gruppe von kleinen DNA-Viren, die die Schleimhaut und das Epithel infizieren. Infektionen können entweder asymptomatisch sein und durch das Immunsystem kontrolliert werden oder sie können persistieren und Krebs verursachen. Viele Studien unterstützen eine ursächliche Rolle von HR-HPVs in der Entstehung von Gebärmutterhalskrebs, während die HPV-bezogene Kausalität von Non-Melanoma-skin cancer (NMSC), wo HPV als Co-Karzinogen wirkt, nicht vollständig geklärt ist. In dieser Arbeit wurden Protein-Protein-Wechselwirkungen untersucht, um Einblicke in die Tumor-Entwicklung durch kutane PV und in das intravirale Interaktom von HPV31 zu erhalten. Da die Expression der beiden viralen Onkoproteine E6 und E7 mit der Progression von HPV-induzierten Tumoren korreliert, wurden die kutanen E6-Proteine von HPV5, 38 sowie CRPV als Baits verwendet, um Massenspektrometrie (MS) -basierte Assays durchzuführen, um neue zelluläre Interaktionspartner zu identifizieren. Die Analyse der MS-Daten führte zur Bestätigung von bisher veröffentlichten Bindungspartnern und zur Identifizierung neuer Proteine. Unter ihnen befindet das Protein 17-Beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Isoformen 4 (17βHSD4), welches als neuer Interaktor von CRPV und 38E6 validiert wurde. Ein Flüssigzytometrie-basierter FRET-Assay (FACS-FRET) wurde verwendet, um das intravirale Interaktom des HR-Typs HPV31 zu analysieren. Neun virale Proteine wurden mit Fluorophoren markiert und dann auf Wechselwirkungen miteinander mittels FACS-FRET getestet. Das Screening zeigte neben der Bestätigung von zuvor beschriebenen, auch bisher unbekannte Interaktionen. Zum ersten Mal konnte somit eine Interaktion zwischen den E6- und E7-Onkoproteinen gezeigt werden. Diese Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen bei, durch welche kutane PV den Wirtsorganismus beeinflussen. Weiterhin stellen diese Ergebnisse das Fundament für zukünftige Forschungsvorhaben zur Aufklärung der molekularen Mechanismen dar, durch welche kutane PV Krebs verursachen, und ebnen letztlich den Weg für neue therapeutische Ansätze für die Behandlung von PV-induzierten Malignitäten.