Pascale Schellenberger, Claude Sauter, Bernard Lorber, Patrick Bron, Stefano Trapani, Marc Bergdoll, Aurélie Marmonier, Corinne Schmitt-Keichinger, Olivier Lemaire, Gérard Demangeat, Christophe Ritzenthaler, Architecture et réactivité de l'ARN (ARN), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Architecture et Réactivité de l'ARN (ARN), Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] (CBS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Santé de la vigne et qualité du vin (SVQV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MATHELIN, Sandra, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Louis Pasteur - Strasbourg I, Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Many animal and plant viruses rely on vectors for their transmission from host to host. Grapevine fanleaf virus (GFLV), a picorna-like virus from plants, is transmitted specifically by the ectoparasitic nematode Xiphinema index. The icosahedral capsid of GFLV, which consists of 60 identical coat protein subunits (CP), carries the determinants of this specificity. Here, we provide novel insight into GFLV transmission by nematodes through a comparative structural and functional analysis of two GFLV variants. We isolated a mutant GFLV strain (GFLV-TD) poorly transmissible by nematodes, and showed that the transmission defect is due to a glycine to aspartate mutation at position 297 (Gly297Asp) in the CP. We next determined the crystal structures of the wild-type GFLV strain F13 at 3.0 Å and of GFLV-TD at 2.7 Å resolution. The Gly297Asp mutation mapped to an exposed loop at the outer surface of the capsid and did not affect the conformation of the assembled capsid, nor of individual CP molecules. The loop is part of a positively charged pocket that includes a previously identified determinant of transmission. We propose that this pocket is a ligand-binding site with essential function in GFLV transmission by X. index. Our data suggest that perturbation of the electrostatic landscape of this pocket affects the interaction of the virion with specific receptors of the nematode's feeding apparatus, and thereby severely diminishes its transmission efficiency. These data provide a first structural insight into the interactions between a plant virus and a nematode vector.