Functional analysis of NS1 of highly pathogenic, mouse-adapted influenza A viruses in Mx1+/+ mice
Final Report Abstract
Während der Evolution der saisonalen Influenza-A-Viren widerfuhr dem viralen NS1-Protein eine transiente Veränderung. Um 1950 kam es zu einem Aminosäureaustausch von Glutamin (Glu) zu Lysin (Lys) an Position 196 und parallel zu einer Mutation im Stopp-Codon, sodass der 230 Aminosäuren-lange ORF um sieben Aminosäuren verlängert wurde. Beide Mutationen führten nicht zu einer Veränderung des NS2/NEP-Proteins, das vom gleichen Segment kodiert wird. In den 90ziger Jahren fielen die humanen Influenza-A-Isolate wieder auf die ursprüngliche NS1-Konstellation zurück. Die Auswirkungen dieser Veränderungen im NS1 und der treibende Selektionsdruck, der zu einer etwa 40 jährigen Präsenz des veränderten NS1 führte, sind unklar und bisher kaum untersucht. Wir verwendeten den Prototyp der Influenza-Pandemie von 1968, A/HK/01/68, und einen mausadaptierten Stamm dieses Virus, maHK68, um die Auswirkungen dieser NS1-Veränderungen eingehend zu charakterisieren. Mit Hilfe der Reversen-Genetik für diese beiden Virussysteme wurden die entsprechenden Veränderungen im NS1 in die Viren eingeführt und die generierten Viren eingehend auf Wachstum, Interferon (IFN)-Induktion, Virulenz und Transmission in Zellkultur und in vivo untersucht. Es ergaben sich nur geringe Unterschiede, vor allem in der Fähigkeit der Viren, die IFN-Induktion der infizierten Zellen zu modulieren. Die Viren mit der C-terminalen Elongation und einem Lys-196 im NS1 induzierten signifikant mehr IFN als die Viren mit einem verkürzten NS1 und Glu-196. Entsprechend zeigten die Viren mit verkürztem NS1 und Glu-196 auch eine leicht erhöhte Virulenz und Transmission. Diese Daten erklären die NS1-Konstellation der bis 2009 zirkulierenden saisonalen H1N1-Viren. Es ist jedoch unklar, warum die saisonalen Viren in einer Interimsphase von etwa 40 Jahren eine scheinbar ungünstige NS1-Konstellation mitführten und warum die zirkulierenden, humanen H3N2-Isolate seit den 90iger Jahren zwar wieder einen verkürzten NS1-ORF besitzen, aber das Lys-196 beibehalten haben. In unseren zukünftigen Studien wollen wir diesen Fragen mit Hilfe eines alternativen Virussystems vom H1N1-Subtyp nachgehen.
Publications
- (2013) Journal of Virology 87, 11300-11303. Emergence of a C-terminal seven-amino-acid elongation of NS1 in around 1950 conferred a minor growth advantage to former seasonal influenza A viruses
Lohrmann, F., Dijkman, R., Stertz, S., Thiel, V., Haller, O., Staeheli, P., and Kochs, G.
(See online at https://doi.org/10.1128/JVI.01271-13)
