| Summary: | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === Orf virus (ORFV), the type member of the genus Parapoxvirus of the family Poxviridae, is the etiologic agent of orf or contagious ecthyma, a contagious and ubiquitous disease of sheep and goats. ORFV genome consists of a double stranded DNA molecule with approximately 138 Kb, and contains 131 putative genes. Among those, 15 are novel genes, unique to parapoxviruses, which lack homology to other known viral or cellular genes. In the present study we describe the functional characterization of three of these genes, ORFV024, ORFV002, and ORFV121. Results presented here demonstrate that the proteins encoded by these genes inhibit the activation of the nuclear factor-kappa B (NF-κB) signaling pathway. ORFV-encoded ORFV024 inhibits activation of the NF-κB signaling pathway in the cell cytoplasm by inhibiting phosphorylation of the IκB kinases, IKKα and IKKβ, consequently inhibiting the activation of the IKK complex. Deletion of ORFV024 from the ORFV genome had no significant effect on disease severity, progression or time to resolution in sheep, indicating that ORFV024 does not contribute to ORFV virulence. ORFV-encoded ORFV002 functions in the cell nucleus, where it interacts with the NF-κB subunit NF-κB-p65, inhibiting its acetylation, a p300-mediated modification of NF-κB-p65 which modulates its transcriptional activity. Similarly to ORFV024, deletion of ORFV002 from the ORFV genome had no significant effect on ORFV virulence and disease pathogenesis in sheep. ORFV-encoded ORFV121 functions in the cell cytoplasm, where it binds to and inhibits phosphorylation and nuclear translocation of NF-κB-p65. Deletion of ORFV121 from the ORFV genome resulted in a marked attenuated disease phenotype in sheep, indicating that ORFV121 is a determinant of virulence of ORFV in the natural host. These results indicate that ORFV, like other poxviruses, has evolved multiple strategies to modulate NF-κB, targeting different steps of the signaling pathway. Results obtained in the pathogenesis studies performed here suggest that multiple NF-κB inhibitors encoded by ORFV may exert complementary and/or redundant functions to effectively block host cell responses regulated by the NF-κB signaling pathway. Additionally, it is possible that ORFV-encoded NF-κB inhibitors modulate distinct cellular processes regulated by NF-κB in vivo. A better understanding of ORFV-host interactions may provide valuable insights for the development of improved vaccines against orf, or yet for the development of novel ORFV-based therapeutic agents and vaccine vectors with enhanced safety and efficacy, and a broader applicability. === O vírus da orf (ORFV), protótipo do gênero Parapoxvirus da família Poxviridae, é o agente etiológico da orf ou ectima contagioso, uma enfermidade contagiosa de distribuição mundial que afeta primariamente ovinos e caprinos. O genoma do ORFV consiste de uma molécula de DNA de fita dupla com aproximadamente 138 Kb, que contém presumidamente 131 genes. Dentre estes, 15 são genes novos, identificados apenas nos parapoxvírus e que não possuem homologia com outros genes de origem viral ou celular. O presente estudo descreve a caracterização funcional de três destes genes, ORFV024, ORFV002 e ORFV121. Os resultados apresentados no presente estudo demonstram que as proteínas codificadas pelos genes ORFV024, ORFV002 e ORFV121 inibem a ativação da via de sinalização do fator de transcrição nuclear-kappa B (NF-κB). O produto da ORFV024 bloqueia a ativação da via do NF-κB no citoplasma celular, inibindo a fosforilação das quinases IκB (IKK), IKKα e IKKβ e, consequentemente inibindo a ativação do complexo IKK. A deleção do gene ORFV024 do genoma do ORFV não alterou a severidade, a progressão, ou o tempo de resolução das lesões produzidas pelo ORFV em ovinos, indicando que o produto deste gene não contribui para a virulência do vírus. O gene ORFV002 codifica um inibidor do NF-κB que atua no núcleo das células. O produto do ORFV002 interage com a subunidade NF-κB-p65 do NF-κB, inibindo a sua acetilação, uma modificação pós-traducional do NF-κB-p65 mediada pela acetiltransferase p300 que regula a sua atividade transcripcional. Semelhante ao ORFV024, a deleção do gene ORFV002 do genoma do ORFV não afetou a virulência do vírus nem alterou a patogenia da enfermidade em ovinos. O produto do gene ORFV121 atua no citoplasma das células, onde esta proteína viral interage com o NF-κB-p65 inibindo sua fosforilação e translocação nuclear. A deleção do gene ORFV121 do genoma do ORFV reduziu significativamente a severidade, a progressão e o tempo de resolução da doença em ovinos, indicando que este produto viral constitui-se em um fator de virulência para o ORFV em seu hospedeiro natural. Estes resultados demonstram que, assim como outros poxvírus, o ORFV
também desenvolveu múltiplas estratégias para modular a via de sinalização do NF-κB, codificando proteínas que atuam em diferentes eventos desta complexa via de sinalização intracelular. Os resultados obtidos nos estudos de patogenia sugerem que os inibidores do NF-κB codificados pelo ORFV desempenham funções complementares e/ou redundantes, provavelmente, para promover um bloqueio efficiente dos processos biológicos regulados pelo NF-κB. Além disso, estes produtos virais podem modular diferentes processos biológicos controlados pelo NF-κB in vivo. Um melhor entendimento das interações do ORFV com o seu hospedeiro pode favorecer o desenvolvimento de vacinas mais eficazes para o ectima contagioso, ou ainda, promover o desenvolvimento de vacinas vetoriais ou imunoterápicos, baseados no ORFV, mais eficazes e com uma maior espectro de aplicações.
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