Determinanten des Wirtstropismus mammaler Hepatitis B-Viren
Gastroenterologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Hepadnaviren sind kleine, hepatotrope DNA-Viren. Ihr Prototyp, das humane Hepatitis B Virus (HBV), verursacht akute und chronische Lebererkrankungen, denen jährlich etwa 750.000 Menschen zum Opfer fallen. Seit der Entdeckung von HBV und verwandten animalen Hepatitis B Viren konnten wichtige Schritte der hepadnaviralen Genomreplikation geklärt werden, was zur Entwicklung wirksamer Therapeutika geführt hat. Mit Hilfe dieser Fördermaßnahme ist es gelungen die Grundlagen für ein besseres Verständnis der frühen Infektionsschritte der HBV Infektion zu legen (einschließend der Identifizierung des HBV Rezeptors und der Generierung suszeptibler Zellkultursysteme) und die molekularen Details des Rezeptorvermittelten Wirtstropismus zu verstehen. Basierend auf Arbeiten im Enten Hepatitis B Virus (DHBV) Modellsystem gelang es uns in der ersten Förderperiode in enger Zusammenarbeit mit der französischen Arbeitsgruppe von Philippe Gripon, einen auf der neuen, HBV-infizierbaren Hepatomzelllinie HepaRG basierenden Infektionskompetitionstest zu etablieren, der es erlaubt, systematische Studien der frühen Schritte einer HBV Infektion durchzuführen. Wir konnten Peptide identifizieren, die den N-terminalen Teil des großen HBV-Hüllproteins repräsentieren und bereits bei picomolaren Konzentrationen mit dem Viruseintritt interferieren. Diese Peptide sind mittlerweile in der klinischen Phase II Entwicklung (Myrcludex B). Nach der Etablierung eines prokaryontischen Expressionssystem welches uns ermöglichte, myristoylierte HBVpreS-Fusionsproteine auch rekombinant herzustellen konnten wir die für die Infektionsinhibition von HBV und dem Hepatitis Delta Virus wichtigen Sequenzbereiche identifizieren. Die Einführung der gleichen Mutationen in das große Hüllprotein von HBV führte zu einem völligen Verlust der Infektiösität. Hinsichtlich der Frage welche zellulären Komponenten an der HBV Bindung und Infektion beteiligt sind konnten wir zeigen, dass HBV preS-abhängig an Heparansulfat-Proteoglykane bindet. Diese primäre Interaktion ist unerlässlich für nachfolgende spezifische Schritte des Viruseintritts. Nach einer konformationalen Änderung des HBV L-Proteins bindet dann eine N-terminalke Sequenz an den leberspezifischen HBV Rezeptor NTCP (sodium taurocholat co-transporting polypeptide). Cryoelektronenmikroskopische Ultrastrukturanalysen von Virionen aus einem Patientenserum ermöglichten es uns zwei morphologisch unterescheidbare Partikelformen zu charakterisieren. Die biologische Bedeutung dieser beiden Morphotypen weist auf einen Maturationsprozess von HB-Virionen nach der Partikelsekretion hin. Durch Aufklärung der Kristallstruktur des DHBV/Rezeptokomplexes konnten wir erstmalig detaillierte Einblicke in den Mechanismus des hepadnaviralen Fusionsprozesses gewinnen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die im Zuge der Projektförderung erzielten Ergebnisse wichtige Einsichten in den strukturellen Aufbau von HBV also auch die frühen Schritte der HBV- und DHBVInfektion gebracht haben. Die Förderung bildete die Grundlagen für die präklinische Entwicklung einer neuen Klasse von Eintrittsinhibitoren (Myrcludex B) die bereits in Phase II Studien an Patienten eingesetzt werden. Letztendlich ist die Aufklärung des Rezeptors und die Entschlüsselung der Wirtsspezifität eine Grundlage für die zukünftige Entwicklung von Mausmodellen für HBV und HDV.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2005. Mapping of the hepatitis B virus attachment site by use of infection-inhibiting preS1 lipopeptides and tupaia hepatocytes. Gastroenterology 129:234-245
Glebe, D., S. Urban, E. V. Knoop, N. Cag, P. Krass, S. Grun, A. Bulavaite, K. Sasnauskas, and W. H. Gerlich
(Siehe online unter https://doi.org/10.1053/j.gastro.2005.03.090) - 2007. Hepatitis B virus infection initiates with a large surface protein-dependent binding to heparan sulfate proteoglycans. Hepatology 46:1759-1768
Schulze, A., P. Gripon, and S. Urban
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/hep.21896) - 2007. Viral and cellular determinants involved in hepadnaviral entry. World J.Gastroenterol. 13:22-38
Glebe, D. and S. Urban
- 2010. The pre-s2 domain of the hepatitis B virus is dispensable for infectivity but serves a spacer function for L-protein-connected virus assembly. J.Virol. 84:3879-3888
Ni, Y., J. Sonnabend, S. Seitz, and S. Urban
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/JVI.02528-09) - 2013. Proteoglycans act as cellular hepatitis delta virus attachment receptors. PLoS.One. 8:e58340
Lamas, L. O., T. T. Schmidt, K. Schoneweis, R. Romeo, H. Wedemeyer, S. Urban, and A. Schulze
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0058340) - 2014. Entry of hepatitis B and C viruses - recent progress and future impact. Curr.Opin.Virol. 4C:58-65
Baumert, T. F., L. Meredith, Y. Ni, D. J. Felmlee, J. A. McKeating, and S. Urban
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.coviro.2013.12.002) - 2014. Hepatitis B and D Viruses Exploit Sodium Taurocholate Co-transporting Polypeptide for Species-Specific Entry into Hepatocytes. Gastroenterology 146:1070- 1083
Ni, Y., F. A. Lempp, S. Mehrle, S. Nkongolo, C. Kaufman, M. Falth, J. Stindt, C. Koniger, M. Nassal, R. Kubitz, H. Sultmann, and S. Urban
(Siehe online unter https://doi.org/10.1053/j.gastro.2013.12.024) - 2014. Inhibitors of hepatitis B virus attachment and entry. Intervirology 57:151-157
Lempp, F. A. and S. Urban
(Siehe online unter https://doi.org/10.1159/000360948)
