Evolution-Guided Structural and Functional Analyses of the HERC Family Reveal an Ancient Marine Origin and Determinants of Antiviral Activity
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT In humans, homologous to the E6-AP carboxyl terminus (HECT) and regulator of chromosome condensation 1 (RCC1)-like domain-containing protein 5 (HERC5) is an interferon-induced protein that inhibits replication of evolutionarily diverse viruses, including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). To better understand the origin, evolution, and function of HERC5, we performed phylogenetic, structural, and functional analyses of the entire human small-HERC family, which includes HERC3, HERC4, HERC5, and HERC6. We demonstrated that the HERC family emerged >595 million years ago and has undergone gene duplication and gene loss events throughout its evolution. The structural topology of the RCC1-like domain and HECT domains from all HERC paralogs is highly conserved among evolutionarily diverse vertebrates despite low sequence homology. Functional analyses showed that the human small HERCs exhibit different degrees of antiviral activity toward HIV-1 and that HERC5 provides the strongest inhibition. Notably, coelacanth HERC5 inhibited simian immunodeficiency virus (SIV), but not HIV-1, particle production, suggesting that the antiviral activity of HERC5 emerged over 413 million years ago and exhibits species- and virus-specific restriction. In addition, we showed that both HERC5 and HERC6 are evolving under strong positive selection, particularly blade 1 of the RCC1-like domain, which we showed is a key determinant of antiviral activity. These studies provide insight into the origin, evolution, and biological importance of the human restriction factor HERC5 and the other HERC family members. IMPORTANCE Intrinsic immunity plays an important role as the first line of defense against viruses. Studying the origins, evolution, and functions of proteins responsible for effecting this defense will provide key information about virus-host relationships that can be exploited for future drug development. We showed that HERC5 is one such antiviral protein that belongs to an evolutionarily conserved family of HERCs with an ancient marine origin. Not all vertebrates possess all HERC members, suggesting that different HERCs emerged at different times during evolution to provide the host with a survival advantage. Consistent with this, two of the more recently emerged HERC members, HERC5 and HERC6, displayed strong signatures of having been involved in an ancient evolutionary battle with viruses. Our findings provide new insights into the evolutionary origin and function of the HERC family in vertebrate evolution, identifying HERC5 and possibly HERC6 as important effectors of intrinsic immunity in vertebrates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».