Does anti-hepatitis B virus vaccine make any difference in long-term number of liver transplantation?

Background: Hepatitis B virus (HBV) infection is a major cause of morbidity and mortality worldwide. Chronic hepatitis B infection is associated with an increased risk of cirrhosis, hepatic decompensation, and hepatocellular carcinoma. Our aim is to analyze, through a mathematical model, the potential impact of anti-HBV vaccine in the long-term (that is, decades after vaccination) number of LT. Methods: The model simulated that the prevalence of HBV infection was 0.5% and that approximately 20% of all the liver transplantation carried out in the state of Sao Paulo are due to HBV infection. Results: The theoretical model suggests that a vaccination program that would cover 80% of the target population would reach a maximum of about 14% reduction in the LT program. Conclusion: Increasing the vaccination coverage against HBV in the state of Sao Paulo would have a relatively low impact on the number of liver transplantation. In addition, this impact would take several decades to materialize due to the long incubation period of liver failure due to HBV.

Phylogenetic analysis of complete genome sequences of hepatitis B virus from an Afro-Colombian community: presence of HBV F3/A1 recombinant strain

Background: Hepatitis B virus (HBV) infection is one of the most prevalent viral infections in humans and represents a serious public health problem. In Colombia, our group reported recently the presence of subgenotypes F3, A2 and genotype G in Bogota. The aim of this study was to characterize the HBV genotypes circulating in Quibdo, the largest Afro-descendant community in Colombia. Sixty HBsAg-positive samples were studied. A fragment of 1306 bp (S/POL) was amplified by nested PCR. Positive samples to S/POL fragment were submitted to PCR amplification of the HBV complete genome. Findings: The distribution of HBV genotypes was: A1 (52.17%), E (39.13%), D3 (4.3%) and F3/A1 (4.3%). An HBV recombinant strain subgenotype F3/A1 was found for the first time. Conclusions: This study is the first analysis of complete HBV genome sequences from Afro-Colombian population. It was found an important presence of HBV/A1 and HBV/E genotypes. A new recombinant strain of HBV genotype F3/A1 was reported in this population. This fact may be correlated with the introduction of these genotypes in the times of slavery.

Hepatitis B virus infection in Haemodialysis Centres from Santa Catarina State, Southern Brazil. Predictive risk factors for infection and molecular epidemiology

Abstract Background Patients under haemodialysis are considered at high risk to acquire hepatitis B virus (HBV) infection. Since few data are reported from Brazil, our aim was to assess the frequency and risk factors for HBV infection in haemodialysis patients from 22 Dialysis Centres from Santa Catarina State, south of Brazil. Methods This study includes 813 patients, 149 haemodialysis workers and 772 healthy controls matched by sex and age. Serum samples were assayed for HBV markers and viraemia was detected by nested PCR. HBV was genotyped by partial S gene sequencing. Univariate and multivariate statistical analyses with stepwise logistic regression analysis were carried out to analyse the relationship between HBV infection and the characteristics of patients and their Dialysis Units. Results Frequency of HBV infection was 10.0%, 2.7% and 2.7% among patients, haemodialysis workers and controls, respectively. Amidst patients, the most frequent HBV genotypes were A (30.6%), D (57.1%) and F (12.2%). Univariate analysis showed association between HBV infection and total time in haemodialysis, type of dialysis equipment, hygiene and sterilization of equipment, number of times reusing the dialysis lines and filters, number of patients per care-worker and current HCV infection. The logistic regression model showed that total time in haemodialysis, number of times of reusing the dialysis lines and filters, and number of patients per worker were significantly related to HBV infection. Conclusions Frequency of HBV infection among haemodialysis patients at Santa Catarina state is very high. The most frequent HBV genotypes were A, D and F. The risk for a patient to become HBV positive increase 1.47 times each month of haemodialysis; 1.96 times if the dialysis unit reuses the lines and filters ≥ 10 times compared with haemodialysis units which reuse < 10 times; 3.42 times if the number of patients per worker is more than five. Sequence similarity among the HBV S gene from isolates of different patients pointed out to nosocomial transmission.

Characterization of Hepatitis B virus (HBV) genotypes in patients from Rondônia, Brazil

Abstract Background Hepatitis B virus (HBV) can be classified into nine genotypes (A-I) defined by sequence divergence of more than 8% based on the complete genome. This study aims to identify the genotypic distribution of HBV in 40 HBsAg-positive patients from Rondônia, Brazil. A fragment of 1306 bp partially comprising surface and polymerase overlapping genes was amplified by PCR. Amplified DNA was purified and sequenced. Amplified DNA was purified and sequenced on an ABI PRISM® 377 Automatic Sequencer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The obtained sequences were aligned with reference sequences obtained from the GenBank using Clustal X software and then edited with Se-Al software. Phylogenetic analyses were conducted by the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) approach using BEAST v.1.5.3. Results The subgenotypes distribution was A1 (37.1%), D3 (22.8%), F2a (20.0%), D4 (17.1%) and D2 (2.8%). Conclusions These results for the first HBV genotypic characterization in Rondônia state are consistent with other studies in Brazil, showing the presence of several HBV genotypes that reflects the mixed origin of the population, involving descendants from Native Americans, Europeans, and Africans.

Detection of Hepatitis B virus subgenotype A1 in a Quilombo community from Maranhão, Brazil

Abstract Background The Brazilian population is mainly descendant from European colonizers, Africans and Native Americans. Some Afro-descendants lived in small isolated communities since the slavery period. The epidemiological status of HBV infection in Quilombos communities from northeast of Brazil remains unknown. The aim of this study was to characterize the HBV genotypes circulating inside a Quilombo isolated community from Maranhão State, Brazil. Methods Seventy-two samples from Frechal Quilombo community at Maranhão were collected. All serum samples were screened by enzyme-linked immunosorbent assays for the presence of hepatitis B surface antigen (HBsAg). HBsAg positive samples were submitted to DNA extraction and a fragment of 1306 bp partially comprising HBsAg and polymerase coding regions (S/POL) was amplified by nested PCR and its nucleotide sequence was determined. Viral isolates were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from each genotype obtained from GenBank (n = 320). Sequences were aligned using Muscle software and edited in the SE-AL software. Bayesian phylogenetic analyses were conducted using Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method to obtain the MCC tree using BEAST v.1.5.3. Results Of the 72 individuals, 9 (12.5%) were HBsAg-positive and 4 of them were successfully sequenced for the 1306 bp fragment. All these samples were genotype A1 and grouped together with other sequences reported from Brazil. Conclusions The present study represents the first report on the HBV genotypes characterization of this community in the Maranhão state in Brazil where a high HBsAg frequency was found. In this study, we reported a high frequency of HBV infection and the exclusive presence of subgenotype A1 in an Afro-descendent community in the Maranhão State, Brazil.

Distribution of hepatitis B virus subgenotype F2a in São Paulo, Brazil

Abstract Background HBV genotype F is primarily found in indigenous populations from South America and is classified in four subgenotypes (F1 to F4). Subgenotype F2a is the most common in Brazil among genotype F cases. The aim of this study was to characterize HBV genotype F2a circulating in 16 patients from São Paulo, Brazil. Samples were collected between 2006 and 2012 and sent to Hospital Israelita Albert Einstein. A fragment of 1306 bp partially comprising HBsAg and DNA polymerase coding regions was amplified and sequenced. Viral sequences were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from GenBank (n=198), including 80 classified as subgenotype F2a. Bayesian Markov chain Monte Carlo simulation implemented in BEAST v.1.5.4 was applied to obtain the best possible estimates using the model of nucleotide substitutions GTR+G+I. Findings It were identified three groups of sequences of subgenotype F2a: 1) 10 sequences from São Paulo state; 2) 3 sequences from Rio de Janeiro and one from São Paulo states; 3) 8 sequences from the West Amazon Basin. Conclusions These results showing for the first time the distribution of F2a subgenotype in Brazil. The spreading and the dynamic of subgenotype F2a in Brazil requires the study of a higher number of samples from different regions as it is unfold in almost all Brazilian populations studied so far. We cannot infer with certainty the origin of these different groups due to the lack of available sequences. Nevertheless, our data suggest that the common origin of these groups probably occurred a long time ago.

Untersuchungen über Wechselwirkungen zwischen Proteinen der Leber und dem großen Hüllprotein des Hepatitis-B-Virus

Zusammenfassung:Im Infektionszyklus des Hepatitis-B-Virus spielt das große L-Hüllprotein mit seiner einzigartigen PräS1-Domäne eine zentrale Rolle. Es vermittelt die Bindung und Aufnahme in die Leberzelle, die Verpackung der Nukleokapside in die Virushülle, die Regulation der cccDNA-Amplifikation und eine transkriptionelle Aktivierung in der Wirtszelle. Zur Erfüllung seiner vielfältigen Aufgaben benötigt das L-Protein Unterstützung durch Wirtzellfaktoren, von denen einige im Rahmen dieser Untersuchung durch Verwendung von PräS1-Konstrukten als Fängerproteine im Hefe-Zwei-Hybrid-System identifiziert wurden. Mehrere Klone, die im Hefe-Zwei-Hybrid-Test mit dem C-terminalen PräS1-Fängerprotein (Aminosäure 44-108) isoliert worden waren, enthielten Teile der cDNA von gamma2-Adaptin, einem mutmaßlichen Mitglied der Clathrin-Adaptor-Proteine. Diese sind für intrazelluläre Membrantransportprozesse mittels clathrinumhüllter Vesikel verantwortlich. Unter den interagierenden Klonen, die mit dem N-terminalen Konstrukt des L-Proteins (Aminosäure 1-70) isoliert worden waren, befand sich überproportional häufig eine cDNA, die der schweren Kette H4 der Inter-Alpha-Trypsin-Inhibitor-Familie homolog war. H4 besitzt vermutlich bei der 'Akute-Phase-Reaktion', die Entzündungen folgt, und bei der Stabilisierung der extrazellulären Matrix physiologische Bedeutung. Weitere Klone kodierten für die Serinprotease C1r. Diese ist Bestandteil des C1-Komplex, der ersten Komponente des klassischen Komplementsystems. Die Spezifität der Bindung zwischen den positiven Klonen und der PräS1-Domäne wurde in weiteren biochemischen Interaktionstests bestätigt, sodaß H4, C1r und gamma2-Adaptin als Wirtszellfaktoren in der Physiologie des Hepatitis-B-Virus wahrscheinlich eine Rolle spielen.Abstract:Little is known about host cell factors necessary for hepatitis B virus assembly and infectivity. Central to virogenesis is the large L envelope protein that mediates hepatocyte receptor binding, envelopment of viral capsids, regulation of supercoiled DNA amplification and transcriptional transactivation. To assess its multiple functions and host-protein assistance involved, we here initiated a yeast two-hybrid screen using the L-specific preS1 domain as bait to screen a human liver cDNA library for L-interacting proteins. One of the most prominent cDNAs interacting with aminoacid sequence 44-108 of L-protein encodes for gamma2-adaptin, a novel clathrin adaptor-related protein responsible for protein sorting and trafficking. Among the clones interacting with the N-terminal construct of L-protein (aminoacid sequence 1-70), a frequently isolated cDNA corresponds to the gene for inter-alpha-trypsin family heavy chain H4, likely to be involved in acute inflammatory phase response and stabilization of extracellular matrices. Some other interacting clones were found to carry the cDNA for the serine protease C1r, a subunit of the C1 complex which initiates the classical complement cascade. The specificity of the interaction between the positive clones and the preS1 domain was further confirmed in independent biochemical experiments. Taken together, the results suggest a role for H4, C1r and gamma2-adaptin as host-cell factors in L-mediated process of viral biogenesis and/or pathogenesis.

Untersuchungen zur posttranslationalen präS-Translokation des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus

Untersuchungen zur posttranslationalen präS-Translokation des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus. Das große (L) Hüllprotin des Hepatitis-B-Virus (HBV) besitzt die ungewöhnliche Eigenschaft, mittels partieller, posttranslationaler Translokation seiner präS-Domäne durch intrazelluläre Membranen zwei unterschiedliche Transmembrantopologieen auszubilden. Unter Berücksichtigung der Hypothese eines HBV-spezifischen Transmembrankanals, der sich möglicherweise während der Virusmorphogenese bilden und die präS-Translokation ermöglichen könnte, wurden Parameter untersucht, welche die L-Topologie beeinflussen. Dazu wurden Wildtyp-L-Proteine und L-Mutanten in Säugerzellen synthetisiert und deren Topologie mittels Proteaseschutzversuchen untersucht. Ich konnte zeigen, daß alle Faktoren, für die angenommen wurde, daß sie für die Ausbildung einer HBV-spezifischen Pore und die damit verbundene präS-Reorientierung wichtig seien, entbehrlich sind. Im einzelnen konnte nachgewiesen werden, daß die posttranslationale präS-Translokation weder die Helferfunktion der HBV S und M Proteine, noch die kovalente Dimerausbildung der Hüllproteine benötigt. Weiterhin ergaben die Untersuchungen, daß keine der amphipathischen Transmembrandomänen des L-Proteins an der präS-Reorientierung beteiligt ist. Vielmehr wurde die hydrophobe Transmembrandomäne 2 (TM2) als ausreichend und essentiell für diesen Prozeß identifiziert. Zellfraktionierungsstudien ergaben weiterhin, daß die präS-Reorientierung und damit die duale Topologie des L-Proteins innerhalb des Endoplasmatischen Retikulums (ER) herbeigeführt wird. Letztlich konnte eine Interaktion des L-Proteins mit zellulären Chaperonen (Hsc70, Hsp40, BiP) gezeigt werden, was eine Beteiligung dieser Proteine am Translokationsprozeß nahelegt.

Die Rolle Prolin-reicher Sequenzmotive des Core-Proteins in der Morphogenese des Hepatitis-B Virus

Diese Arbeit hatte zum Ziel, den Ausschleusungsmechanismus des Hepatitis-B Virus zu beleuchten. Es ist bisher unbekannt, wie das virale Nukleokapsid umhüllt und das reife Virion aus der Leberzelle freigesetzt wird. Bei einigen RNA-Viren, beispielsweise HIV-1, Ebola oder RSV, vermitteln so genannte Late-Domänen im viralen Kapsid- oder Matrix-Protein die Knospung der Viren an intrazellulären Membranen oder der Plasmamembran. Da das HBV-Core-Protein ähnliche Sequenzen trägt, wurde in der vorliegenden Arbeit überprüft, welche Rolle diese im viralen Replikationszyklus spielen. Meine Ergebnisse zeigen, dass die beiden Prolin-reichen Sequenzen PPAY (129-132) und PPNAP (134-138), die retroviralen Late-Domänen ähneln, für die HBV-Morphogenese essentiell sind. Mutationen einzelner Aminosäuren innerhalb dieser Motive führen zu Phänotypen mit verändertem Kapsid-, Nukleokapsid- und Virus-Bildungs-Vermögen. Insbesondere sind die Aminosäure Tyrosin 132 des Motivs PPAY und die Prolinreste 134 und 135 des Motivs PPNAP erforderlich, da diese schon für die Bildung der Kapside unentbehrlich sind. Charakteristisch für beide Motive sind auch die hier gezeigten Interaktionen mit speziellen Wirtszellfaktoren, deren physiologische Funktion es ist, zelluläre Proteine in den endosomalen Sortierungsprozess einzuschleusen. Im Vordergrund stehen hier die E3 Ub-Ligase Nedd4, welche Proteine mit Ub konjugiert und diese so signifikant für die Einschleusung in das endosomale System markiert, und Tsg101, das als zentrale Komponente des ESCRT-I-Komplexes für die Erkennung von ubiquitinierten Proteinen zuständig ist und diese dadurch in die ESCRT-Kaskade des multivesikulären Endosoms einführt. Für die genannten Interaktionen ist das Motiv PPAY und hier wieder speziell das Tyrosin 132 des HBV-Core-Proteins für die Wechselwirkung mit Nedd4 notwendig. Hingegen vermittelt die L-Domänen-ähnliche Sequenz PPNAP die Assoziation von Core mit Tsg101, wobei die beiden Prolinreste 134 und 135 und auch das Asparagin 136 für die Interaktion essentiell sind. Sowohl Nedd4 als auch Tsg101 wirken im Zusammenhang mit Ubiquitin, weshalb eine Ubiquitinierung von Core, trotz bislang negativer Nachweise, wahrscheinlich ist. Zugunsten dieser Annahme spricht auch mein Nachweis, dass der Lysinrest an Position 96 des Core-Proteins, als potentieller Ub-Akzeptor, gerade in späten Schritten eine essentielle Rolle spielt. Weiterhin klärungsbedürftig ist auch die Frage, ob Core direkt mit Tsg101 und Nedd4 interagiert, oder ob andere Faktoren dazwischen geschaltet sind. Auch könnte mit Hilfe von siRNA-vermittelten Depletionsversuchen die physiologische Relevanz der Tsg101/Core-und Nedd4/Core-Interaktion weiterführend untersucht werden. Zudem zeigen meine Arbeiten, dass Core mit intrazellulären Membranen assoziiert, weshalb es interessant wäre, zu untersuchen, ob es sich hierbei um Membranen des endosomalen Systems handelt, an denen die finalen Schritte der Virus-Morphogenese stattfinden könnten.

Virus-Wirt-Interaktionen bei Hepatitis-B-Virus-Infektionen: Die Rolle von Gamma2-Adaptin

Mit etwa 350 Millionen chronisch-infizierten Menschen gehört die Hepatitis-B neben der Tuberkulose und AIDS zu den häufigsten Infektionskrankheiten der Welt. Der einzig sichere Schutz vor dem bis zur Leberzirrhose persistierenden Virus bietet eine vorbeugende Impfung. Eine angemessene Therapie chronisch-erkrankter Patienten ist durch die Unkenntnis über viele Bereiche des HBV-Lebenszyklus nur eingeschränkt möglich. Gegenstand dieser Arbeit war vor allem etwas Licht in das Wechselspiel zwischen HBV und der Wirtszelle zu bringen und zelluläre Komponenten und Mechanismen zu identifizieren, die am Sortierungs- und Transportmechanismus viraler Substrukturen zur sogenannten Assembly-Plattform beteiligt sind, um dort die Freisetzung des Virus zu initiieren. Mit der vorliegenden Arbeit habe ich Methoden der Zellbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie und Virologie vereint, um neue Einblicke in den HBV-Lebenszyklus zu gewinnen. Für die Ausschleusung von HBV wird seither der konstitutive Weg der Sekretion angenommen. In Anlehnung an den Mechanismus umhüllter RNA-Viren kann die Hypothese aufgestellt werden, dass das MVB (Multivesicular Body) im Prozess der HBV-Freisetzung beteiligt sein könnte. Die Freisetzung des Hepatitis-B-Virus aus einer infizierten Zelle ist ein streng organisierter Prozess, der sowohl das HBV-Coreprotein als auch die HBV-Hüllproteine zu benötigen scheint. (max. 5.000 Zeichen)Inhaltszusammenfassung in einer weiteren Sprache deutschenglischfranzösischrussischmehrsprachigsonst.Ausgangspunkt der Arbeit war eine spezifische Interaktion des großen HBV-Hüllproteins (L) mit einem neuen Mitglied der Adaptor-Protein-Komplex-Familie (AP-Komplex), dem g2?Adaptin (Hartmann-Stühler und Prange, 2001), das mutmaßlich an endosomalen Sortierungs- und Transportprozessen beteiligt ist. In Analogie zur Funktionsweise von Adaptin-Molekülen wurde vom g2-Adaptin eine Rolle in der Initiation und Steuerung der Sprossung und Freisetzung von HBV vermutet. Die im Rahmen dieser Arbeit erweiterte Charakterisierung der g2/L-Interaktion zeigte zum einen, dass die Ohrdomäne des Adaptins für die Interaktion essentiell ist und zum anderen, dass die Rekrutierung des Adaptins durch das L-Protein zu cis-Golgi-Strukturen innerhalb kleiner Transportvesikel entlang des Nukleus (perinukleär) erfolgt. Erste Ergebnisse dieser Arbeit deuteten bereits an, dass das virale Coreprotein mit demselben Adaptorprotein zu interagieren vermag. Für die g2/Core-Interaktion erwies sich in Folgearbeiten die Kopfregion des g2-Adaptins als die entscheidende Bindungsdomäne (Rost et al., 2006). Sowohl eine funktionelle Inaktivierung des g2-Adaptins durch RNA-Interferenz als auch eine g2-Adaptin- Überexpression störten die Virusmontage in späten Phasen der Morphogenese. Während ein g2-Adaptin-Überschuss die HBV-Produktion indirekt durch die Induktion dysfunktioneller endosomaler Kompartimente blockierte, verhinderte der siRNA-induzierte g2-Adaptin-Verlust die späte Ausschleusung des Virus aus der Zelle. Das Silencing von g2-Adaptin zeigte dabei weder einen Einfluss auf endosomale Strukturen noch auf die Freisetzung subviraler Partikel (Viren ohne Genom). Demzufolge scheinen sich die Mechanismen der Produktion von subviralen und viralen HBV-Partikeln bezüglich ihrer Anforderungen an Zellfunktionen und Transportwegen deutlich voneinander zu unterscheiden. Es konnten erste Hinweise darauf gefunden werden, dass die Virusmontage an endosomalen Kompartimenten (zum Beispiel dem MVB) erfolgen könnte, was durch bereits weitergeführte Untersuchungen bestätigt werden konnte (Lambert et al., J Virol, epub ahead of print). Darüber hinaus ist inzwischen bekannt, dass das Hepatitis-B-Virus für den Zusammenbau und die Freisetzung nicht nur das Adaptor-verwandte g2-Adaptin, sondern auch die endosomale Ubiquitin Ligase Nedd4, wahrscheinlich in Zusammenhang mit Ubiquitin selbst (Rost et al., 2006), benötigt. Eine Untersuchung dieser weiterführenden Aspekte war jedoch nicht mehr Inhalt dieser Arbeit. Insgesamt weisen die Daten darauf hin, dass die Sortierung und der Transport der Substrukturen des Hepatitis-B-Virus durch den MVB-Komplex zu erfolgen scheint. Dabei könnte das g2-Adaptin mit Hilfe einer Reihe von Kofaktoren (wie zum Beispiel Nedd4, Ubiquitin, etc.) eine entscheidende Rolle an der Sortierung und Anbindung des viralen L- und Coreproteins an die Assembly-Plattform spielen. Doch der genaue Mechanismus, welcher große Ähnlichkeit mit dem umhüllter RNA-Viren (wie zum Beispiel HIV-1) aufweist, bleibt noch ungeklärt. Ob weitere zelluläre Kofaktoren an der HBV-Sprossung und Freisetzung beteiligt sind, bleibt ebenfalls unbekannt und bedarf weiterer Untersuchungen.

Funktionsanalyse von Gamma2-Adaptin: ein zellulärer Adaptor der Hepatitis-B-Virus-Morphogenese

Im Replikationszyklus umhüllter Viren entstehen neue Viruspartikel durch die Knospung an Membranen der Wirtszelle. An diesem Prozess sind verschiedene zelluläre Faktoren und Mechanismen beteiligt, speziell die ESCRT-Proteinkomplexe, welche die Vesikelbildung an den MVBs steuern. Auch bei HBV ist davon auszugehen, dass Komponenten der Wirtszelle an der Umhüllung und Freisetzung der Virionen beteiligt sind, allerdings sind diese noch weitgehend unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die zellulären Faktoren genauer zu charakterisieren und ihre Funktion bei der Virusumhüllung aufzuklären. Den Ausgangspunkt für die hier durchgeführten Untersuchungen bildeten vorangegangene Arbeiten, in denen die spezifische Interaktion des L-Hüllproteins von HBV mit g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese ist für die Morphogenese von HBV essentiell, allerdings ist die zelluläre ebenso wie die virusspezifische Funktion von g2-Adaptin bislang unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher untersucht werden, wo und wie g2-Adaptin in der Zelle funktionell ist, um daraus Rückschlüsse auf die Vorgänge bei der Morphogenese von HBV ziehen zu können. Die Grundlage für die Charakterisierung von g2-Adaptin bildete seine Ähnlichkeit zu zellulären Clathrin-Adaptorproteinen. So konnte hier gezeigt werden, dass auch g2-Adaptin ein Clathrin-Bindungsmotiv besitzt, welches eine Interaktion mit Clathrin ermöglicht. Außerdem konnte ein Ubiquitin-Interaktions-Motiv (UIM) identifiziert werden, das die Bindung an ubiquitinierte Proteine vermittelt. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass g2-Adaptin zu einer Gruppe monomerer Adaptorproteine zählen könnte, welche als Ubiquitin-Rezeptoren in der Zelle funktionell sind. Die folgenden Analysen zeigten eine weitere Gemeinsamkeit, da auch g2-Adaptin selbst durch Ubiquitin modifiziert wird, wobei die Ubiquitinierung von einem intakten UIM abhängt. Dieser als Coupled Monoubiquitination bezeichnete Prozess wird hierbei durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt, die direkt mit g2-Adaptin interagiert. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die C2-Domäne von Nedd4 ebenfalls mit Ubiquitin modifiziert ist, wodurch der Kontakt zum UIM von g2-Adaptin erfolgt. Die meisten der bislang bekannten Ubiquitin-bindenden Adaptorproteine, spielen bei der Vesikelentstehung an verschiedenen zellulären Membranen eine Rolle, wo sie an der Sortierung der vorwiegend ubiquitinierten Membranproteine beteiligt sind und zelluläre Komponenten rekrutieren, welche die Vesikelabschnürung vermitteln. Die Adaptorproteine sind dabei meist mit der jeweiligen Membran assoziiert, was auch für g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese Membranbindung wird durch den N-terminalen Proteinbereich von g2-Adaptin vermittelt und erfolgt unabhängig von den Ubiquitin-bindenden Eigenschaften und von Nedd4. Allerdings scheint die Ubiquitin-Modifikation von g2-Adaptin ausschließlich in membrangebundener Form zu erfolgen. An welchen Membranen g2-Adaptin lokalisiert ist, wurde in Immunfluoreszenzstudien untersucht, wobei eine enge Assoziation von g2-Adaptin mit späten Endosomen bzw. MVBs zu beobachten war. Bei weiteren Analysen konnte auch ein funktioneller Einfluss auf die Vesikelentstehung an den MVBs nachgewiesen werden, da durch die Depletion von g2-Adaptin stark vergrößerte, defekte MVBs induziert wurden. Dies deutet darauf hin, dass g2-Adaptin als Ubiquitin-Rezeptor an diesen Prozessen beteiligt sein könnte. Ebenso wie andere Adaptorproteine könnte es hier an die Cargo-Proteine binden, diese durch den Kontakt zu Clathrin lokal konzentrieren und die Vesikelabschnürung durch die Rekrutierung der MVB-Maschinerie vermitteln. Möglicherweise stellt g2-Adaptin hierbei den bislang nicht identifizierten Adaptor dar, der die Verbindung zwischen Nedd4 und der MVB-Kaskade herstellt. Eine ähnliche Funktion für g2-Adaptin ist auch bei der Morphogenese von HBV denkbar. Aufgrund der durchgeführten Lokalisationsstudien ist anzunehmen, dass die Umhüllung der HBV-Partikel direkt an den MVBs erfolgt. Vermutlich bindet g2-Adaptin hier an das L-Hüllprotein, wobei es durch die Rekrutierung von Clathrin zu einer lokalen Anreicherung der Hüllproteine kommt. g2-Adaptin interagiert zudem in UIM-abhängiger Weise mit dem Nukleokapsid, wobei der Kontakt direkt erfolgen könnte oder durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt wird, welche über eine Late-Domäne ebenfalls mit dem Nukleokapsid verbunden ist. Anscheinend gelangt das Nukleokapsid durch den Einfluss von g2-Adaptin und Nedd4 zum Ort der Virusmorphogenese, wo die eigentliche Umhüllung und die Abschnürung der Viruspartikel erfolgen. Vermutlich sind auch hier Komponenten der MVB-Maschinerie beteiligt, die womöglich durch g2-Adaptin rekrutiert werden.

Charakterisierung zellulärer Interaktionspartner des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand das große L-Hüllprotein (L) des Hepatitis B - Virus. L bildet eine ungewöhnliche duale Topologie in der ER-Membran aus, welche auch im reifen Viruspartikel erhalten bleibt. In einem partiellen, posttranslationalen Reifungsprozess wird die sogenannte PräS-Region von der zytosolischen Seite der Membran aus in das ER-Lumen transloziert. Aufgrund seiner dualen Topologie und der damit verbundenen Multifunktionalität übernimmt L eine Schlüsselfunktion im viralen Lebenszyklus. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag deshalb darin, neue zelluläre Interaktionspartner des L-Hüllproteins zu identifizieren. Ihre Analyse sollte helfen, das Zusammenspiel des Virus mit der Wirtszelle besser zu verstehen. Hierfür wurde das Split - Ubiquitin Hefe - Zwei - Hybrid System eingesetzt, das die Interaktionsanalyse von Membranproteinen und Membran-assoziierten Proteinen ermöglicht. Zwei der neu identifizierten Interaktionspartner, der v-SNARE Bet1 und Sec24A, die Cargo-bindende Untereinheit des CoPII-vermittelten vesikulären Transports, wurden weitergehend im humanen Zellkultursystem untersucht. Sowohl für Bet1 als auch für Sec24A konnte die Interaktion mit dem L-Hüllprotein bestätigt und der Bindungsbereich eingegrenzt werden. Die Depletion des endogenen Bet1 reduzierte die Freisetzung L-haltiger, nicht aber S-haltiger subviraler Partikel (SVP) deutlich. Im Gegensatz zu Bet1 interagierte Sec24A auch mit dem mittleren M- und kleinen S-Hüllprotein von HBV. Die Inhibition des CoPII-vermittelten vesikulären Transportweges durch kombinierte Depletion der vier Sec24 Isoformen blockierte die Freisetzung sowohl L- als auch S-haltiger SVP. Dies bedeutet, dass die HBV - Hüllproteine das ER CoPII-vermittelt verlassen, wobei sie aktiv Kontakt zur Cargo-bindenden Untereinheit Sec24A aufnehmen. Der effiziente Export der Hüllproteine aus dem ER ist für die Virusmorphogenese und somit für den HBV - Lebenszyklus essentiell. rnEin weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit basierte auf der Interaktion des L-Hüllproteins mit dem ER-luminalen Chaperon BiP. In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob BiP, ähnlich wie das zytosolische Chaperon Hsc70, an der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins beteiligt ist. Hierfür wurde BiP durch die ektopische Expression seiner Ko-Chaperone BAP und ERdj4 in seiner Substrat-bindenen Kapazität manipuliert. ERdj4, ein Mitglied der Hsp40 - Proteinfamilie, stimuliert die ATPase-Aktivität von BiP, was die Substratbindung stabilisiert. Der Nukleotid - Austauschfaktor BAP hingegen vermittelt die Auflösung des BiP - Substrat - Komplexes. Die Auswirkung der veränderten in vivo-Aktivität von BiP auf die posttranslationale PräS-Translokation wurde mit Proteaseschutz - Versuchen untersucht. Die ektopische Expression des positiven als auch des negativen Regulators von BiP resultierte in einer drastischen Reduktion der posttranslationalen PräS-Translokation. Ein vergleichbarer Effekt wurde nach Manipulation des BiP ATPase - Zyklus durch Depletion der zellulären ATP - Konzentration beobachtet. Dies spricht dafür, dass das ER-luminale Chaperon BiP, zusammen mit Hsc70, eine zentrale Rolle in der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins spielt. rnZwei weitere Proteine, Sec62 und Sec63, die sich für die posttranslationale Translokation in der Hefe als essentiell erwiesen haben, wurden in die Analyse der dualen Topologie des L-Hüllproteins einbezogen. Interessanterweise konnte eine rein luminale Ausrichtung der PräS-Region nach kombinierter Depletion des endogenen Sec62 und Sec63 beobachtet werden. Dies deutet an, dass sowohl Sec62 als auch Sec63 an der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins beteiligt sind. In Analogie zur Posttranslokation der Hefe könnte Sec62 als Translokon-assoziierter Rezeptor für Substrate der Posttranslokation, und damit der PräS-Region, dienen. Sec63 könnte mit seiner J-Domäne BiP zum Translokon rekrutieren und daraufhin dessen Substrat-bindende Aktivität stimulieren. BiP würde dann, einer molekularen Ratsche gleich, die PräS-Region durch wiederholtes Binden und Freisetzen aktiv in das ER-Lumen hereinziehen, bis eine stabile duale Topologie des L-Hüllproteins ausgebildet ist. Die Bedeutung von Sec62 und Sec63 für den HBV - Lebenszyklus wird dadurch untermauert, dass sowohl die ektopische Expression als auch die Depletion des endogenen Sec63 die Freisetzung L-haltiger SVP deutlich reduziert. rn

Interferon-inducible expression of APOBEC3 editing enzymes in human hepatocytes and inhibition of hepatitis B virus replication

Hypermutations in hepatitis B virus (HBV) DNA by APOBEC3 cytidine deaminases have been detected in vitro and in vivo, and APOBEC3G (A3G) and APOBEC3F (A3F) have been shown to inhibit the replication of HBV in vitro, but the presumably low or even absent hepatic expression of these enzymes has raised the question as to their physiological impact on HBV replication. We show that normal human liver expresses the mRNAs of APOBEC3B (A3B), APOBEC3C (A3C), A3F, and A3G. In primary human hepatocytes, interferon alpha (IFN-alpha) stimulated the expression of these cytidine deaminases up to 14-fold, and the mRNAs of A3G, A3F, and A3B reached expression levels of 10%, 3%, and 3%, respectively, relative to GAPDH mRNA abundance. On transfection, the full-length protein A3B(L) inhibited HBV replication in vitro as efficiently as A3G or A3F, whereas the truncated splice variant A3B(S) and A3C had no effect. A3B(L) and A3B(S) were detected predominantly in the nucleus of uninfected cells; however, in HBV-expressing cells both proteins were found also in the cytoplasm and were associated with HBV viral particles, similarly to A3G and A3F. Moreover, A3G, A3F, and A3B(L), but not A3B(S), induced extensive G-to-A hypermutations in a fraction of the replicated HBV genomes. In conclusion, the editing enzymes A3B(L), A3F, and most markedly A3G, which are expressed in liver and up-regulated by IFN-alpha in hepatocytes, are candidates to contribute to the noncytolytic clearance of HBV.

Effects of point mutations in the cytidine deaminase domains of APOBEC3B on replication and hypermutation of hepatitis B virus in vitro

APOBEC3 cytidine deaminases hypermutate hepatitis B virus (HBV) and inhibit its replication in vitro. Whether this inhibition is due to the generation of hypermutations or to an alternative mechanism is controversial. A series of APOBEC3B (A3B) point mutants was analysed in vitro for hypermutational activity on HBV DNA and for inhibitory effects on HBV replication. Point mutations inactivating the carboxy-terminal deaminase domain abolished the hypermutational activity and reduced the inhibitory activity on HBV replication to approximately 40 %. In contrast, the point mutation H66R, inactivating the amino-terminal deaminase domain, did not affect hypermutations, but reduced the inhibition activity to 63 %, whilst the mutant C97S had no effect in either assay. Thus, only the carboxy-terminal deaminase domain of A3B catalyses cytidine deaminations leading to HBV hypermutations, but induction of hypermutations is not sufficient for full inhibition of HBV replication, for which both domains of A3B must be intact.

Blood donor screening: how to decrease the risk of transfusion-transmitted hepatitis B virus?

QUESTIONS UNDER STUDY: The risk of transfusion-transmitted HBV remains significant in Switzerland, where routine screening for hepatitis B virus (HBV) in blood donations relies solely on serological hepatitis B surface antigen (HBsAg) testing. This study was designed to determine the prevalence of anti-hepatitis B core (anti-HBc) and HBV nucleic acid testing (NAT) positive donations in two different Swiss donor populations, to help in deciding whether supplemental testing may bring additional safety to blood products. METHODS: In a first population of donors, 18143 consecutive donations were screened initially for HBsAg, anti-HBc (with one EIA assay) and with HBV NAT in minipools of 24 donations. The screening repeatedly reactive anti-HBc donations were then "confirmed" with two supplemental anti-HBc assays, an anti-hepatitis B surface assay (anti-HBs) and with single donation HBV NAT. In a second population of donors, 4186 consecutive donations were screened initially with two different anti-HBc assays in addition to the mandatory HBsAg screening test. The screening repeatedly reactive donations with at least one anti-HBc assay were tested for anti-HBs. RESULTS: In the first subset of 18143 donations, 17593 (97.0%) were negative for HBsAg, anti-HBc and HBV NAT in minipools. 549 (3.0%) were HBsAg and HBV NAT negative, but repeatedly reactive for anti-HBc. Of these 549 donations, 287 could not be "confirmed" with two additional anti-HBc assays and were negative with an anti-HBs assay, as well as with single donation HBV NAT. Only 211 (1.2% of the total screened donations) were "confirmed" positive with at least one of two supplemental anti-HBc assays. One repeatedly reactive HBsAg donation, from a first-time donor, was confirmed positive for HBsAg and anti-HBc, as well as with single donation HBV NAT. In the second subset of 4186 donations, 4014 (95.9%) were screened negative for HBsAg and for anti-HBc, tested with two independent anti-HBc assays. 172 donations (4.1%) were HBsAg negative but repeatedly reactive with at least one of the two anti-HBc assays. Of these 172 samples, 86 were reactive with the first anti-HBc assay only, 13 were reactive with the second anti-HBc assay only and 73 (1.7% of the total screened donations) were "confirmed" positive with both anti-HBc assays. CONCLUSION: The prevalence of anti-HBc "confirmed" positive donations in the two Swiss blood donor populations studied was low (<2%) and we found only one HBV NAT positive (HBsAg positive) donation among more than 18000. Concerning blood product safety, an increase in the deferral rate of less than 2% of anti-HBc positive, potentially infectious donors, would in our opinion make routine anti-HBc testing of blood donations cost-effective. There is however still a need for more specific assays to avoid an unacceptably high deferral rate of "false" positive donors. In contrast, the introduction of HBV NAT in minipools gives minimal benefit due to the inadequate sensitivity of the assay. It remains to evaluate more extensively the value of individual donation NAT, alone or in addition to anti-HBc, as supplemental testing in the context of several Swiss blood donor populations.