Pseudotyped virus to study SARS virus entry
Final Report Abstract
In dem Projekt "Pseudotyped virus to study SARS virus entry" wurde das Oberflächenprotein S des mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom (SARS) assoziierten Coronavirus (SARS-CoV) untersucht. Um die beim Umgang mit diesem Virus erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen zu vermeiden, wurde ein sogenanntes Pseudotyp-System verwendet. Dabei handelt es sich um replikationsdefektes Virus der vesikulären Stomatitis, das anstelle des eigenen Glykoproteins das S-Protein von SARS-CoV auf der Oberfläche der Virusmembran exprimiert. Mit diesem System haben wir gezeigt, dass die S-vermittelte Infektion über den apikalen Abschnitt der Plasmamembran polarisierter Epithelzellen erfolgt. In diesem Abschnitt ist auch ACE2, der zelluläre Rezeptor von SARS-CoV lokalisert, das wir bei einer histologischen Untersuchung in allen Bereichen der Lunge von der Trachea bis zu den Alveolen gefunden haben. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Interaktion des S-Proteins mit ACE2 die respiratorische Infektion durch das SARSCoV erklären kann. Weiterhin haben wir mit dem Pseudotyp-System gezeigt, dass die S-vermittelte Infektion Cholesterin-abhängig ist. Eine Reduktion des Cholesterin-Gehalts beeinträchtigt die Bindung des S-Proteins an ACE2. Die Cholesterin-Abhängigkeit deutet darauf hin, dass Detergens-resistente Membranabschnitte (DRM) beim Viruseintritt in die Zelle eine Rolle spielen. DRM sind durch einen erhöhten Cholesterin-Gehalt gekennzeichnet. Da ACE2 nicht in DRM nachgewiesen werden konnte, scheint es sich nur um eine transiente Assoziation zu handeln. Schließlich wurde noch der intrazelluläre Transport des S-Proteins untersucht, in dem sich SARS-CoV von anderen Coronaviren unterscheidet, da das S-Protein zur Zelloberfläche transportiert wird. Andere S-Proteine werden auf Grund Tyrosinhaltiger Signale intrazellulär zurückgehalten. Ein Tetrapeptid (Tyr-Glu-Pro-lle), das beim S-Protein von TGEV (Virus der übertragbaren Gastroenteritis) ein wesentlicher Bestandteil des Retentionssignals ist, wurde in den zytoplasmatischen Abschnitt des S-Proteins von SARS-CoV eingeführt. Diese Veränderung reicht aber nicht aus für eine intrazelluläre Retention; das S-Protein wird weiter zur Oberfläche transportiert und von dort endozytiert. Das Retentionssignal muss also noch umfassender charakterisiert werden, ehe man ein SARS-CoV erzeugen kann, dessen S-Protein intrazellulär zurückgehalten wird. Mit einem solchen Virus kann dann die Bedeutung des Transportverhaltens für die Infektiosität und Pathogenität untersucht werden.
Publications
- Ren, X., Glende, J., AI-Falah, M., de Vries, V., Schwegmann-Wessels, C. Qu, X, Tan, L. Tschernig, T., Deng, H., Nairn, HY., and Herrler, G. 2006. Analysis of ACE2 in polarized epithelial cells; surface expression and function as receptor for severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus. J. Gen. Virol. 87:1691- 1695.
- Schwegmann-Weßels, C., AI-Falah, M., Esocrs, D., Wang, Z., Zimmer, G., Deng, H., Enjuanes, L., Nairn, H. & Herrler, G. 2004. A novel sorting signal for intracellular localization is present in the S protein of a porcine coronavirus but absent from severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus. J. Biol. Chem. 279: 43661-43666.
