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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2007/4475/


Funktionelle Charakterisierung des Parvovirus H-1 Capsids während des Infektionsvorganges

Characterisation of Parvovirus H-1 during different stages of infection

Ahrens, Holger


Originalveröffentlichung: (2007) Marburg: Görich & Weiershäuser 2007 (Wissenschaft in Dissertationen ; 838)
pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.479 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Medizinische Mikrobiologie und Virologie, Institut für Medizinische Virologie
Fachgebiet: Medizin fachübergreifend
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
ISBN / ISSN: 978-3-89703-704-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.12.2006
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 21.05.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Parvoviren sind kleine nichtumhüllte weitverbreitete Viren und kommen bei praktisch allen Tierarten und beim Menschen vor. Sie werden über Endozytose in die Zelle aufgenommen, wobei der niedrige pH für eine produktive Infektion essentiell ist. Genomreplikation findet im Zellkern statt und ist von einer Zellteilung unabhängig, sodass ein aktiver Transport des viralen Genoms durch die Kernporen postuliert wird. Da Nukleinsäuren an sich nicht karyophil sind, muss ihre nukleäre Aufnahme durch karyophile Proteine vermittelt werden, die an dem viralen Genom gebunden sind. Mögliche Proteine sind das VP2, das ein so genanntes Kern-Lokalisations-Motiv trägt, und das VP1, das ein klassisches Kerntransportsignal aufweist. Jedoch werden beide Proteinregionen nur in Zwischenstufen der Capsidassemblierung oder unter Ansäuerung exponiert. Im Gegensatz zu diesen Beobachtungen führt eine Mikroinjektion von Parvoviren in das Cytoplasma, durch die der endozytotische Transport umgangen wird, zu einer produktiven Infektion. Diese Diskrepanz führte zu der gegenwärtigen Arbeit, in der die frühen Stufen des parvoviralen Zelleintritts untersucht wurden. Durch Separation verschiedener Zellkompartimente nach Parvovirus H-1 Infektion konnten wir zeigen, dass in die Zelle eintretende Viren ihr Sedimentationsverhalten und Stabilität ändern. Diese Veränderungen standen in Beziehung zur nukleären Genomaufnahme. Es konnte gezeigt werden, dass Veränderungen des Capsids und Lokalisation des Genoms von Ansäuerung abhängig sind. Bemerkenswerterweise konnten durch Immunfluoreszenzanalyse von viralen Capsiden keine intranuklären Capside gezeigt werden. Aus den Untersuchungen geht hervor, dass Parvovirus H-1 unter der endosomalen Ansäuerung eine strukturelle Veränderung durchläuft, die für die Translokation des Genoms an die Kernmembran notwendig ist. Der fehlende nukleäre Import des gesamten Capsids zeigt, dass eine Freisetzung des Genoms aus dem Capsid an oder in der Kernpore stattfindet.
Kurzfassung auf Englisch: Parvoviruses are small non enveloped DNA viruses that infect vertebrates and insects. They internalized by endocytosis and require the low pH of the endosome for productive infection. Genome replication occurs within the nucleus but is independent upon cell division. Consequently an active transport of the genome through the nuclear pores was postulated. Because nucleic acids per se are not karyophilic their nuclear uptake has to be mediated by karyophilic proteins attached to the viral genome. Potential proteins are the VP2 as it contains a so-called nuclear localisation motive and the VP1 which contains a classical nuclear localisation signal but both translocation domains are only exposed in capsid assembly intermediates or upon acidification, respectively.
Contradictious to these results microinjection of parvoviruses into the cytoplasm thus by-passing the endosome led to productive infection. This discrepancy led to the present work in which the early steps of parvovirus entry was analysed. After separation of the different cellular compartments following parvovirus H-1 infection, we could show that the incoming virus changes its physical properties, regarding sedimentation and stability. These changes were related to arrival of the genome in the nuclear fraction. Changes of the capsid and localization of the genome were shown to depend on acidification. Strikingly immune fluorescence detection of viral capsids did not show any intranuclear capsids. Collectively these findings indicate that parvovirus H-1 undergoes a structural change upon acidification within the endosome that are required for translocation of the genome to the nuclear envelope. The missing nuclear import of the entire capsids however indicates that a release of the genome from the capsid takes place at or in the nuclear pore.