Einfluss gezielter Mutationen auf die biologische Aktivität des Oberflächen-Glykoproteins eines afrikanischen Henipavirus
Hendra- und Nipahviren stellen die beiden hochpathogenen Vertreter des Genus Henipavirus dar. Ihr natürlicher Wirt sind Flughunde der Gattung Pteropus. Während die Infektion in Flughunden asymptomatisch verläuft, verursachen Henipaviren in Menschen und anderen Säugetieren, wie Schweinen oder Pfer...
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2017
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Hendra- und Nipahviren stellen die beiden hochpathogenen Vertreter des Genus
Henipavirus dar. Ihr natürlicher Wirt sind Flughunde der Gattung Pteropus. Während die
Infektion in Flughunden asymptomatisch verläuft, verursachen Henipaviren in Menschen
und anderen Säugetieren, wie Schweinen oder Pferden, schwerwiegende Infektionen
und gehören deshalb zu den sogenannten BSL-4 Erregern. Bis vor einigen Jahren ging
man davon aus, dass das Vorkommen der Henipaviren auf Südostasien und Australien
beschränkt ist. Inzwischen gibt es jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass das
Verbreitungsgebiet der Henipaviren deutlich größer ist. So wurden beispielsweise in
Westafrika (Ghana) Henipavirus-ähnliche RNA-Sequenzen aus Flughunden der Spezies
Eidolon helvum isoliert. Eines dieser afrikanischen Henipaviren, Kumasivirus (KV),
konnte vollständig sequenziert werden. Da jedoch bis heute kein vermehrungsfähiges
Virus aus Flughunden isoliert werden konnte, kann das zoonotische Potential neuer
Henipaviren nur durch die funktionelle Charakterisierung einzelner viraler Proteine im
Vergleich zu den homologen Proteinen bekannter humanpathogener Henipaviren
abgeschätzt werden.
Die beiden viralen Oberflächenproteine G und F sind für den Eintritt von Henipaviren in
Wirtszellen und ihre Ausbreitung auf Nachbarzellen von zentraler Bedeutung. Nur wenn
das G-Protein erfolgreich an seinen zellulären Rezeptor gebunden hat und seine
sogenannte Fusionshelferfunktion ausübt, kann das F-Protein die Virus-Zell- oder die
Zell-Zell-Fusion einleiten. Es konnte bereits gezeigt werden, dass die
Oberflächenexpression und die Fusionshelferaktivität des KV-G Proteins im Vergleich
zu anderen Henipavirus Glykoproteinen deutlich reduziert ist. Um die Ursache hierfür
aufzuklären, wurde in dieser Arbeit das KV-G Protein im Vergleich zum G-Protein des
pathogenen Nipahvirus (NiV-G) auf molekularer Ebene charakterisiert. Dafür wurden
verschiedene Mutationen in das Protein eingefügt, die das N-Glykosylierungsmuster, die
Oligomerisierung oder die Endozytose des Proteins beeinflussten. Western Blot
Analysen, metabolische Markierungen sowie funktionelle Fusionsassays ergaben, dass
das KV-G Protein, wie auch das NiV-G, sechs N-Glykane besitzt, die alle für den
Oberflächentransport und die biologische Aktivität essentiell sind. Die Oligomerisierung
des KV-G Proteins scheint sich jedoch von der des NiV-G Proteins zu unterscheiden.
KV-G wird nicht in einem ausgewogenen Dimer-Tetramer-Verhältnis exprimiert, sondern
bildet hauptsächlich hocholigomere Formen aus. Cystein-Mutationen in der Stieldomäne
des KV-G Proteins führten zwar zu einer Veränderung des Oligomerisierungsmusters,
allerdings konnte weder die Oberflächenexpression noch die Fusionshelferfunktion
verbessert werden. Interessanterweise führte jedoch die Mutation eines nicht
konservierten Cysteins in der Kopfdomäne zu einer signifikant gesteigerten
Fusionshelferfunktion des KV-G Proteins. Die Aktivität konnte weiter gesteigert werden,
wenn zusätzlich das Endozytose-Motiv in der zytoplasmatischen Domäne zerstört
wurde.
In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal eine signifikant gesteigerte Aktivität (gain of
function) eines Glykoproteins eines afrikanischen Henipavirus nachgewiesen werden.
Auch wenn die biologische Aktivität des KV-G Proteins im Vergleich zu Glykoproteinen
hochpathogener Henipaviren immer noch stark eingeschränkt ist, muss davon
ausgegangen werden, dass durch wenige adaptive Punktmutationen afrikanische
Henipaviren mit gesteigerter Funktion und damit eventuell höherem zoonotischen
Potential entstehen können. |
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| Physical Description: | 151 Pages |
| DOI: | 10.17192/z2018.0097 |