Rolle der Glykoproteine bei der Infektion von Endothelzellen durch das Nipahvirus

• Applicant: Professorin Dr. Andrea Susanne Maisner
• Subject Area: Virology
• Term: from 2002 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5388966

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Das Nipahvirus (NiV) ist ein im Jahr 1999 entdecktes Paramyxovirus, das aufgrund seiner hohen Pathogenität für Menschen und andere Säugerspezies zu den biosafety level 4 (BSL-4) Erregern gehört. Während einer NiV-Infektion, die immer systemisch verläuft, sind v.a. Endothelzellen infiziert, was zu einer systemischen Vaskulitis mit Thrombosen und Nekrosen führt. Beim Menschen sind die ausgeprägte Endothelinfektion im ZNS und die damit verbundenen Gefäßschädigungen letztendlich für die oft tödlich verlaufende Nipahenzephalitis verantwortlich. Im Rahmen dieses Projekts sollten die molekularen Determinanten für den Endotheltropismus näher beleuchtet werden, wobei der Fokus der Arbeiten auf der Bedeutung der beiden viralen Oberflächenglykoproteine G und F lag. Die Arbeiten der beiden ersten Förderperioden haben entscheidend dazu beigetragen, den ungewöhnlichen Mechanismus der proteolytischen Aktivierung des NiV-F-Proteins durch endosomale Cathepsine aufzuklären. Da wir zeigen konnten, dass die Verteilung dieser zellulären Aktivierungsproteasen aufgrund des ubiquitären Vorkommens keinen entscheidenden Einfluss auf den Zelltropismus haben kann, wurde in der letzten Förderperiode analysiert, ob die Verteilung zellulärer NiV-Rezeptoren (Ephrin-B2; Ephrin-B3) hierbei ausschlaggebend ist. Tatsächlich konnten wir durch Infektionsversuche verschiedener Endothelzellen eindeutig belegen, dass das Vorhandensein von Ephrin-Rezeptoren die entscheidende Komponente bei der präferentiellen Infektion von Hirnendothelzellen ist. Bei diesen Untersuchungen zeigt sich interessanterweise, dass eine zu hohe Rezeptorexpression von Nachteil für die Virusinfektion ist. Neben den Arbeiten zur NiV-F-Aktivierung und zu NiV-Rezeptoren wurden auch Untersuchungen zur polarisierten Expression der NiV-Glykoproteine durchgeführt. Dadurch sollte geklärt werden, welche Rolle eine gerichtete Glykoproteinexpression in polarisierten Endothelzellen für die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke spielen könnte. Wir haben hierbei nachgewiesen, dass beide Glykoproteine nicht nur apikal sondern auch auf der basolateralen Zellmembran von Endothelzellen exprimiert werden und konnten auch bereits die hierfür verantwortlichen Aminosäuresignale im zytoplasmatischen Anteil der viralen G- und F-Proteine identifizieren. Das Vorhandensein beider NiV-Glykoproteine an der lateralen Membran polarisierter Endothelien ist vermutlich für die direkte Ausbreitung der Virusinfektion im Endothelverband mittels Zell-Zell-Fusion entscheidend und damit sehr wahrscheinlich ein wichtiger Faktor in der Pathogenese. Die NiV-induzierte Fusion oder Synzytienbildung benachbarter Endothelzellen kann zu Läsionen im Endothel führen und könnte damit einerseits die Entzündungsreaktion verstärken, aber auch entscheidend zur Überwindung der Blut-Hirn-Schranke beitragen.

Publications

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