Die Rolle des GP5-M Oberflächenspikes des porzinen reproduktiven und respiratorischen Syndrom Virus (PRRSV) für Virusbudding und virale Persistenz

• Antragsteller: Professor Dr. Nikolaus Osterrieder; Privatdozent Dr. Michael Veit
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193516483

PRRSV, ein umhülltes negativsträngiges RNA-Virus aus der Familie Arteriviridae, ist der wichtigste Erreger in der Schweineindustrie. Der mengenmäßig vorherrschende virale Oberflächenspike besteht aus dem Glykoprotein 5, welches über eine Disulfidbrücke an das M-Protein gebunden ist. Gp5-M sind essentiell für Virusbudding und GP5 zudem ein wichtiges virales Antigen. PRRSV verursacht eine persistierende Infektion, die, neben der hohen Variabilität der Glykoproteine, das Haupthindernis für die Eliminierung der Viren aus Schweinepopulationen darstellt. Eine Hypothese über die mechanistische Grundlage für die Persistenz postuliert, dass die Umgehung der adaptiven Immunantwort in der ersten Phase der Virusreplikation die persistierende Infektion ermöglicht. Demnach werden Antikörper gegen GP5 kurz nach der Infektion gebildet, können das Virus aber nicht neutralisieren. Neutralisierende Antikörper erscheinen erst Wochen nach der Infektion. Die Bindungsstellen der beiden Arten von Antikörpern sind in enger Nachbarschaft zueinander lokalisiert, nur getrennt durch eine kurze hypervariable Region mit einer variablen Anzahl von Glykosylierungsstellen. Die Bindungsstelle für die nicht-neutralisierenden Antikörper soll ein Köder-Epitop sein, gegen welches Antikörper hergestellt werden, die die Erzeugung oder Bindung von neutralisierenden Antikörpern verhindern. Jedoch liegt dieses Epitop im Signalpeptid, einem spaltbaren Bereich essentiell für den intrazellulären Transport von GP5. In der letzten Förderperiode haben wir gezeigt, dass das Signalpeptid vom GP5 aus verschiedenen PRRSV-Stämme abgespalten wird, unabhängig von Kohlenhydraten in seiner Umgebung. Mittels Massenspektrometrie wurden zwei Signalpeptid-Spaltstellen für ein GP5 der Genotyp 2 PRRSV-Stämme identifiziert. Dieses Spaltmuster bewirkt, dass in einem Viruspartikel zwei Populationen von GP5 Molekülen vorhanden sind, eine mit und eine ohne das Köder-Epitop. Das erste Ziel des Antrages ist es, rekombinante Viren mit einer homogene Population an GP5 Moleküle herzustellen, die nur an Stelle 1 bzw. Stelle 2 gespalten werden und somit das Köder-Epitop besitzen oder eben nicht. Sie sollen zur Infektion von Ferkeln verwendet werden, um die Köder-Hypothese zu testen. Das zweite Ziel ist es die Rolle von GP5-M für das Virusbudding funktional zu analysieren. Es wird untersucht, ob die Co-Expression von GP5 mit M die Bildung von VLPs induziert, membranöse Partikel mit der gleichen Dichte und Größe wie authentische Virionen. Wir werden analysieren, ob die zytoplasmatischen Domänen von GP5-M mit dem Capsid interagieren, um das virale Genom an die Buddingsstelle zu rekrutieren. Wir werden prüfen, ob GP5-M Dimere als treibende Kraft für Virusbudding zu höheren Komplexen oligomerisieren und ob dies durch die Palmitoylierung von Membran-proximalen Cysteinen in GP5 und M induziert wird. Schließlich soll untersucht werden, ob der zelluläre ESCRT-Komplex für die Freisetzung von Virionen erforderlich ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen