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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-75668
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7566/


Körner, Iris

Hämagglutinin und Polymerase als Virulenzfaktoren des Influenza-A-Virus

Hemagglutinin and polymerase as virulence factors of influenza-A-virus

Dokument1.pdf (1.779 KB) (md5sum: a0c3a9365a44daeaad94c326f83881a4)

Kurzfassung in Deutsch

In Anbetracht des Potenzials von Influenza-A-Viren, saisonale Epidemien und verheerende Pandemien in der menschlichen Bevölkerung auszulösen, besteht großes Interesse, die Virulenz vermittelnden Mechanismen dieser Viren zu verstehen. In dieser Arbeit wurden wichtige Virulenzfaktoren von Influenza-A-Viren untersucht, das Hämagglutinin (HA) und die virale Polymerase. Diese waren in vorherigen Studien als entscheidende Virulenz bestimmende Faktoren des Influenza A/Puerto Rico/8/34 H1N1-Virus (hvPR8) identifiziert worden, welches eine außergewöhnlich hohe Virulenz in Mäusen besitzt. Es wurde angenommen, dass das Oberflächenprotein HA von hvPR8 für ein effizientes Eindringen des Virus in die Zelle essentiell ist, und dass daraufhin die virale Polymerase bestehend aus den Untereinheiten PB2, PB1 und PA ihren Virulenz fördernden Effekt ausüben kann. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Valin an Position 504 in PB2 und Leucin an Position 550 in PA die entscheidenden Aminosäuren darstellen, welche die Virulenz und Polymeraseaktivität erhöhen. Die Herstellung neuer, hochvirulenter PR8-Viren in der Maus bewies, dass auch andere Aminosäuren der Polymerase, wie Glycin an Position 349 in PA und Arginin an Position 208 in PB1, hohe Virulenz und eine gesteigerte Polymeraseaktivität vermitteln können.
Es wurden weitere Hinweise gewonnen, dass HA für ein effizientes Eindringen von hvPR8 in Wirtszellen verantwortlich ist. Da die Rezeptorbindung und Fusionsaktivität von HA hierbei eine Rolle spielen könnten, wurde hvPR8 diesbezüglich im Vergleich zu einem niedrigvirulenten Standard-PR8-Virus (lvPR8) untersucht. Hinsichtlich der Rezeptorbindung zeigte sich, dass HA von hvPR8 eine höhere Affinität für alpha 2,6-verknüpfte Sialinsäure (SA) und eine geringere Affinität für alpha 2,3-verknüpfte SA als HA von lvPR8 besitzt. Aufgrund dieser Eigenschaften könnte hvPR8 seine Zielzellen besonders effizient infizieren und/oder einen von lvPR8 verschiedenen Zelltropsimus besitzen. Letzteres scheint im Alveolargewebe der Mauslunge nicht der Fall zu sein, da für beide Viren ein Tropismus für Typ II-Pneumozyten festgestellt wurde. Weiterhin zeigte sich, dass HA von hvPR8 bei höheren pH-Werten fusionsaktiv ist als HA von lvPR8. Dies könnte hvPR8 ermöglichen, während des Absinkens des pH-Wertes im zellulären Endosom schneller ins Zytoplasma zu gelangen und einem lysosomalen Abbau zu entgehen. Durch die Analyse von Viren mit mutiertem HA wurden für die Virulenz sowie Rezeptorbindung oder Fusion kritische Aminosäuren im HA von hvPR8 identifiziert. Diese Analyse deutet darauf hin, dass eine günstige Rezeptorbindung in Kombination mit der Fusionsaktivität bei höheren pH-Werten im Endosom das effiziente Eindringen von hvPR8 vermitteln und damit dem Virus einen Replikationsvorteil verschaffen.



Kurzfassung in Englisch

In previous studies it was found that a variant of influenza virus A/PR/8/34 (designated hvPR8) is much more virulent than standard PR8 virus (designated lvPR8) in mice that possess a functional Mx1 resistance gene. The viral segments coding for the hemagglutinin and the polymerase were found to be responsible for the high virulence.
In this work, it is shown that hvPR8 substantially binds to alpha 2,6-linked sialic acids, in contrast to lvPR8. Both virus strains were found to bind alpha 2,3-linked sialic acids, but lvPR8 exhibited higher affinity for this receptor. Furthermore, viruses containing the HA of hvPR8 turned out to fuse with membranes at higher pH compared to viruses containing the HA of lvPR8. Analyses of viruses with single or multiple amino acid exchanges in HA revealed the residues that are critical for the high virulent phenotype as well as receptor binding or fusion. The data suggest that a favourable receptor binding in combination with fusion activity at higher pH mediate an efficient entry of hvPR8 into cells.
With respect to the contribution of the polymerase to the virulence of hvPR8, reverse genetic studies determined PB2 and PA as decisive polymerase subunits. The most critical mutation was an isoleucine to valine exchange at position 504 in PB2. In addition, an isoleucine to leucine exchange at position 550 in PA turned out to be crucial. The generation of new highly virulent PR8 viruses further showed that also other amino acid residues of the polymerase as glycine at position 349 in PA and arginine at position 208 in PB1 can confer virulence.


SWD-Schlagwörter: Influenza-A-Virus , Virulenz
Freie Schlagwörter (deutsch): Hämagglutinin , Polymerase
Freie Schlagwörter (englisch): influenza-A-virus , virulence , hemagglutinin , polymerase
Institut: Inst. für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Stäheli, Peter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.05.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 16.06.2010
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