Genetic variability of hepatitis A virus isolates in Rio de Janeiro: implications for the vaccination of school children

The epidemiology of hepatitis A virus (HAV) infection is shifting from high to intermediate endemicity in Brazil, resulting in increased numbers of susceptible individuals and a greater potential for the emergence of outbreaks. Universal vaccination against HAV has been recommended for children, but updated sero-epidemiological data are necessary to analyze the level of natural immunity and to identify candidates for preventive measures. In addition, more molecular studies are necessary to characterize the genotypes involved in HAV infections and outbreaks. Sera from 299 school children (5-15 years old) and 25 school staff members, collected during an outbreak of HAV at a rural public school in June 2000, were tested for IgM and total anti-HAV antibodies (ELISA). Viral RNA was amplified by RT-PCR from anti-HAV IgM-positive sera and from 19 fecal samples. Direct nucleotide sequencing of the VP1/2A region was carried out on 18 PCR-positive samples. Acute HAV infection was detected by anti-HAV IgM in 93/299 children and in 3/25 adult staff members. The prevalence of total anti-HAV antibodies in IgM-negative children under 5 years of age was only 10.5%. HAV-RNA was detected in 46% IgM-positive serum samples and in 16% stool samples. Sequence analysis showed that half the isolates belonged to subgenotype IA and the other half to IB. On the basis of these data, mass vaccination against HAV is recommended without prevaccination screening, especially for children before they enter school, since nearly 90% of the children under 5 years were susceptible. Molecular characterization indicated the endemic circulation of specific HAV strains belonging to subgenotypes IA and IB.

Th-1 and Th-2 cytokine production in infants with virus-associated wheezing

Wheezing associated with respiratory viral infections in infancy is very common and results in high morbidity worldwide. The Th1/Th2 pattern of immune response in these patients remains unclear and previous studies have shown controversial results. The aim of the present study was to compare the type of Th1/Th2 cytokine response between infants with acute bronchiolitis, recurrent wheezing and upper respiratory infections from a developing country. Infants younger than 2 years of age admitted to Hospital São Lucas, Porto Alegre, RS, Brazil, between May and November 2001, with an acute episode of wheezing associated with viral respiratory infection were selected. Subjects with upper respiratory infections from the emergency department were selected for the control group. Interferon-gamma (IFN-gamma) and interleukin-4 (IL-4) levels from nasal aspirates were determined by ELISA from peripheral mononuclear cell cultures. Twenty-nine subjects with acute bronchiolitis, 18 with recurrent wheezing and 15 with upper respiratory infections were enrolled. There were no differences in family history of atopy or parental smoking between groups. Oxygen requirement was similar for the acute bronchiolitis and recurrent wheezing groups. The percentage of positive tests for the cytokines studied and the IFN-gamma/IL-4 ratio was similar for all groups. Comparison of the polarized Th1/Th2 cytokine results for the various groups showed no specific pattern of cytokine production. Infants with wheezing from a developing country do not show any specific predominant pattern of Th1/Th2 cytokine production, suggesting that multiple factors may be involved in the pathogenesis of this illness.

Co-circulation of genotypes IA and IB of hepatitis A virus in Northeast Brazil

The Northeast region is the location of most cases of acute hepatitis A virus (HAV) in Brazil. In the present study, the genotypes of HAV strains from Pernambuco State, one of most populous states in the Northeast region, were characterized. Blood samples positive for anti-HAV IgM from 145 individuals (mean age = 29.1 years), collected during 2002 and 2003, were submitted to nested RT-PCR for amplification of the 5'non-translated region (5'NTR) and VP1/2A regions of the HAV genome. The VP1/2A and 5'NTR regions were amplified in 39 and 21% of the samples, respectively. Nucleotide sequencing was carried out in 46% of VP1/2A and in 53% of 5'NTR isolates. The identity in nucleotide sequence of the VP1/2A region ranged from 93.6 to 100.0%. Phylogenetic analysis of the VP1/2A sequences showed that 65% belong to sub-genotype IA and 35% to sub-genotype IB. Co-circulation of both sub-genotypes was observed in the two years studied. Distinct clusters of highly related sequences were observed in both sub-genotypes, suggesting endemic circulation of HAV strains in this area. In the 5'NTR isolates, 92.7-99.2% identity was observed and two isolates presented one deletion at position 413. Phylogenetic analysis showed that genotype IA strains cluster in the tree in the same way as genotype IB strains, but one IIIA isolate from Spain clusters with genotype IB strains. These results do not allow us to state that 5'NTR could be used to genotype HAV sequences. This is the first report of co-circulation of sub-genotypes IA and IB in this region, providing additional information about the molecular epidemiology of HAV strains in Brazil.

Overexpression of Fc receptor-like 1 associated with B-cell activation during hepatitis B virus infection

The role of B cells in the pathogenesis of hepatitis B virus (HBV) infection has not been explored in depth. In the present study, the activation status of B cells from peripheral blood of healthy controls (N = 20) and patients with acute hepatitis B (AHB, N = 15) or chronic hepatitis B (CHB, N = 30) was evaluated by measuring the expression levels of B-cell activation markers CD69 and CD86, using quantitative real-time PCR and flow cytometry. Moreover, the potential mechanism underlying B-cell activation during HBV infection was further investigated by analyzing the expression profile of FCRL1, an intrinsic activation molecule of B cells. An elevation in the levels of B-cell activation markers including CD69 and CD86 was observed in the AHB patients (44.31 ± 9.27, 27.64 ± 9.26%) compared to CHB patients (30.35 ± 11.27, 18.41 ± 6.56%, P < 0.05), which was still higher than healthy controls (12.23 ± 7.84, 8.22 ± 3.43%, P < 0.05). Furthermore, the expression of FCRL1 was found to be similar to B-cell activation markers, which was highest in AHB patients (70.15 ± 17.11%), lowest in healthy donors (36.32 ± 9.98%, P < 0.05) and half-way between these levels in patients with CHB (55.17 ± 12.03%, P < 0.05). The results were positively associated with aberrant B-cell activation. These data suggest that B cells can play a role in HBV infection, and therefore more effort should be devoted to exploring their functions.

Enhancing pnemonia surveillance in acute care facilities in post SARS era : a Canadian hospital surveillance study, 2003-2004 influenza season

A retrospective study of patients hospitalized with influenza and/or pneumonia in a Niagara area community hospital for the influenza season 2003-04 was designed with the main goal of enhancing pneumonia surveillance in acute care facilities and the following specific objectives: 1) identify etiologies, factors, and clinical presentation associated with pneumonia; 2) assess the ODIN score on ICU patients to predict outcomes of severe pneumonia; 3) identify the frequency of pneumonia and influenza in a hospital setting; and 4) develop a hospital pneumonia electronic surveillance tool. A total of 172 patients' charts (50% females) were reviewed and classified into two groups: those with diagnosis of pneumonia (n=132) and those without pneumonia (n=40). The latter group consisted mainly of patients with influenza (85%). Most patients were young (<10yrs) or elderly (>71yrs). Presenting body temperature <38°C, cough symptoms, respiratory and cardiac precomorbidities were common in both groups. Pneumonia was more frequent in males (p= .032) and more likely community-acquired (98%) than nosocomial (2%). No evidence of ventilator-associated pneumonia was found. Microbiology testing in 72% of cases detected 19 different pathogens. In pneumonia patients the most common organisms were Streptococcus pneumoniae (3%), Respiratory syncytial virus (4%), and Influenza A virus (2%). Conversely, Influenza A virus was identified in 73% of non-pneumonia patients. Community-acquired influenza was more common (80%) than nosocomial influenza (20%). The ODIN score was a good predictor of mortality and the new electronic surveillance tool was an effective prototype to monitor patients in acute care, especially during influenza season. The results of this study provided baseline data on respiratory illness surveillance and demonstrated that future research, including prospective studies, is warranted in acute care facilities.

Virus-Host Interaction during Therapy against Hepatitis C Virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un problème mondial. La majorité des personnes infectées (70-85%) développent une infection chronique qui cause des complications hépatiques. Le seul régime thérapeutique approuvé pour le VHC est l'interféron alpha (IFN-α). Ce traitement a un taux de réussite de 50-80% selon le génotype de virus et le moment de l'initiation de la thérapie. Les facteurs régissant la réponse au traitement ne sont pas bien définis. Des études antérieures ont suggéré un rôle potentiel de la réponse immunitaire de l'hôte au succès de la thérapie, toutefois, ces résultats sont controversés. Nous avons émis l'hypothèse que la réponse immunitaire de l’hôte sera plus efficace chez les patients qui commencent la thérapie tôt pendant la phase aiguë de l'infection. En revanche, la réponse immunitaire sera épuisée lorsque le traitement est initié pendant la phase chronique. L'objectif principal de ce mémoire est d’étudier les facteurs immunologiques qui régissent la réponse à la thérapie, et de déterminer si la contribution de la réponse immunitaire de l'hôte peut être influencée par la période de l'infection. Nos résultats démontrent l'efficacité de la restauration de la réponse immunitaire spécifique au VHC lorsque la thérapie par l'interféron est initiée tôt. Ceci est démontré par le sauvetage des cellules T efficaces spécifiques au VHC efficace similaires à celles observées chez les individus qui ont résolu spontanément, suggérant ainsi qu'elles jouent un rôle actif dans la réponse au traitement. Toutefois, cette réponse n'a pas été restaurée chez les patients traités au cours de la phase chronique. Ces résultats ont des implications importantes dans la compréhension des mécanismes sous-jacents à la réponse aux traitements actuels et au développement des nouvelles thérapies.

Caractérisation de la réponse immunitaire cellulaire dirigée contre ARFP et cartographie des épitopes du génotype 3a lors de l’infection au virus de l’hépatite C

L’interféron-α pegylé en combinaison avec la ribavirin est le seul traitement approuvé pour le traitement de l’infection au virus de l’hépatite C (VHC). L’efficacité est de 50-75%, la thérapie est coûteuse et induit beaucoup d’effets secondaires. Il est impératif d’avoir une meilleure compréhension de la pathogenèse du VHC afin de développer des traitements plus efficaces ou un vaccin. À cette fin, notre approche est de caractériser la réponse immunitaire cellulaire induite par ARFP, un antigène nouveau et conservé chez le VHC, et de cartographier les épitopes de la réponse immunitaire cellulaire d’un patient infecté au génotype 3a ayant résolu spontanément. Le génotype 3a, étant prévalant chez les utilisateurs de drogues intraveineuses (IDUs) constitue 60% des nouvelles infections. Peu d’épitopes furent identifiés auparavant pour ce génotype, ce qui rend l’étude de la réponse immunitaire difficile chez cette population. Dans cette étude, pour la réponse immunitaire cellulaire dirigée contre ARFP, nous n’avons pas observé de différence significative entre les patients ayant résolu spontanément comparativement avec ceux ayant développé une infection persistante. Ceci suggère fortement que ARFP ne joue pas un rôle majeur lors de la résolution de l’infection aigue au VHC. Pour la caractérisation de la réponse immunitaire cellulaire chez un des patients infectés au génotype 3a, nous avons identifié et caractérisé 5 épitopes spécifiquement reconnus par des lymphocytes T, CD3+, CD4+ et CD8- : E2504-521, NS31064-1081, NS4b1759-1776, NS5a2074-2091, NS5b2421-2436. Nous avons comparé avec ceux connus pour le génotype 1a. Nous avons identifié 4 nouveaux épitopes. Enfin, l’épitope NS4b1759-1776, identifié auparavant, pourrait s’avérer être un candidat intéressant dans la mise au point d’un vaccin à base de peptides immunogéniques contre le VHC.

Étude de l’infection lytique du Virus Epstein-Barr dans le développement de tumeurs post-greffe

Le virus Epstein-Barr (VEB) est un pathogène opportuniste qui a la capacité d’immortaliser les lymphocytes B et de provoquer une prolifération maligne, appelée syndrome lymphoprolifératif post-transplantation (SLP), chez les individus immunodéprimés. A l’intérieur de ce groupe, les personnes à plus haut risque sont les enfants, puisqu’ils sont à risque de développer une infection primaire par le VEB pendant leur régime d’immunosuppression post-greffe. Dans le but de développer un anticorps préventif, notre laboratoire s’est attardé au rôle du cycle lytique du VEB dans le développement du SLP. À cette fin, le premier objectif du présent projet vise à fournir la preuve expérimentale de l’existence ou non d’une phase réplicative productive pendant l’infection aiguë des lymphocytes B sanguins. Un examen des événements qui se déroulent au tout début de l’infection par le VEB tant au niveau de la réplication virale qu’au niveau de l’expression des gènes lytiques précoces et tardifs a révélé l’existence d’une phase réplicative productive pendant l’infection aiguë. Ceci a permis de justifier l’élaboration, dans notre laboratoire, d’un anticorps chimère (murin-humain) neutralisant, dirigé contre la protéine gp350 située sur l’enveloppe virale. Le deuxième objectif, quant à lui, vise à fournir la preuve expérimentale de la capacité neutralisante de cet anticorps chimère. Des essais de caractérisation in vitro ont démontré une capacité de reconnaissance de la protéine cible, notamment la gp350, et une capacité de neutralisation du virus par l’anticorps chimère. L’anticorps chimère anti-gp350 pourra faire l’objet d’essais précliniques in vivo en vue d’évaluer sa capacité à reconnaître le virus et à prévenir l’apparition de tumeurs de type SLP chez les souris SCID. Il pourrait être éventuellement utilisé, par la suite, comme traitement préemptif contre les tumeurs dans l’espoir de mieux gérer les patients à risque de développer un SLP.

Incidence et facteurs de risque d’hémorragie intracrânienne et d’infarctus aigu du myocarde chez les personnes vivant avec le virus d’immunodéficience humaine

Objectif : Étudier le risque d’hémorragies intracrâniennes et d’infarctus du myocarde chez les patients vivant avec le VIH. Méthode : J’ai réalisé deux études de cohorte au sein de la banque de données de la Régie de l’assurance maladie du Québec. J’ai défini la cohorte des patients VIH-positifs, y ai étudié l’incidence d’hémorragies intracrâniennes et d’infarctus du myocarde, et l’ai comparée à une cohorte VIH-négative de même âge et de même sexe. J’ai étudié l’association entre ces évènements et l’exposition aux antirétroviraux au moyen d’études cas-témoin nichées dans la cohorte des patients VIH-positifs. Résultats : Le VIH est associé à un risque plus élevé d’hémorragies intracrâniennes, particulièrement au stade SIDA. Les patients VIH-positif sont également plus à risque de subir un infarctus du myocarde, et certains antirétroviraux sont associés à un risque plus grand. Conclusion : Les banques de données médico-administratives représentent un moyen valable d’étudier les comorbidités non-infectieuses chez les patients atteints du VIH.

Définition des interactions entre l’immunité innée et adaptative pendant l’infection aiguë par le virus de l’hépatite C (VHC)

La majorité des individus exposés au virus de l’hépatite C (VHC) développent une infection chronique. Une réponse immunitaire adaptative forte et soutenue est associée avec la guérison spontanée du VHC, mais les mécanismes sous-jacents demeurent mal définis. Le rôle des cellules NK et des cellules dendritiques (DC) dans la guérison spontanée du VHC est encore méconnu. Les cellules NK sont la population effectrice la plus importante de l’immunité innée car elles tuent les cellules infectées et sécrètent diverses cytokines. Les DC reconnaissent des agents infectieux et elles sont les premières à initier et réguler l’immunité adaptative. Les cellules NK et les DC interagissent également entre elles afin de réguler l’immunité innée et adaptative. L’hypothèse du projet de doctorat est que l'activité des cellules NK pendant la phase aiguë de l'infection par le VHC module la fonction des DC afin que ces dernières puissent générer une réponse immunitaire adaptative capable d'éliminer le VHC. Le premier objectif était d’établir une corrélation entre l'activité des cellules NK et l'évolution de l'infection au VHC. Nous avons observé une augmentation de la cytotoxicité, mais une diminution de la sécrétion de cytokines par les cellules NK chez les patients chroniques et qui ont résolu spontanément pendant la phase aiguë en comparaison aux contrôles non infectés, démontrant alors une dissociation entre ces deux fonctions. Nos résultats suggèrent que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë indépendamment de l’évolution de l’infection. Le deuxième objectif était d’établir une corrélation entre le phénotype et la fonction des DC, et l'évolution de l'infection. Nous avons d’abord observé que les DC plasmacytoïdes de tous les patients infectés ont un phénotype plus immature que les contrôles, et que ce phénotype est plus prononcé chez les patients ayant résolu spontanément. De plus, en réponse à des stimulations, nous avons observé que pendant la phase aiguë précoce, les DC myéloïdes (mDC) de tous les patients infectés indépendamment de l’évolution de l’infection produisent davantage de cytokines en comparaison aux contrôles. Cependant, cette hyperréactivité n’est pas soutenue au cours de l’évolution chronique. Le troisième objectif était d’établir une corrélation entre les interactions NK/DC et l’évolution de l’infection. Nous avons étudié la capacité des cellules NK à lyser les DC potentiellement tolérogéniques, ainsi que la capacité des DC matures à activer les cellules NK, et nous avons observé aucune différence entre les patients infectés et les contrôles. Finalement, nous avons démontré pour la première fois la capacité des DC immatures à inhiber la fonction des cellules NK. En conclusion, nous avons démontré que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë de l’infection par le VHC indépendamment de l’évolution de l’infection. De plus, la capacité des cellules NK à éliminer les DC potentiellement tolérogéniques est intacte. Finalement, les mDC sont hyperréactives pendant la phase aiguë de l’infection, mais cette hyperréactivité n’est pas soutenue avec la persistance de l’infection. Cette perte d’hyperréactivité des mDC ne semble pas affecter la capacité des DC à activer les cellules NK, mais elle pourrait jouer un rôle dans l’inefficacité de l’immunité adaptative à éliminer le VHC.

L'impact des cellules dendritiques dans la dérégulation des cellules B dans un contexte d'infection au virus d'immunodéficience humaine

Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières cellules à rencontrer le virus d’immunodéficience humaine (VIH) au niveau des muqueuses. De plus, le fait que les DC sont, de manière directe ou indirecte par le virus et ses composantes, altérées tant par leur nombre, leur phénotype et leur fonction suggère leur implication dans les dérégulations des cellules B. Selon cette hypothèse, des études longitudinales impliquant des individus infectés au VIH-1 présentant différents profils de progression clinique menées dans notre laboratoire ont démontré que les altérations des cellules B sont concomitantes à une augmentation de l’expression de BLyS/BAFF dans le sang ainsi que par les DC myéloïdes (mDC) sanguines. De plus, lors de travaux antérieurs utilisant le modèle murin VIH-transgénique, les altérations des cellules B ont démontré une implication des DC et d’un excès de BLyS/BAFF, et ce, dépendamment du facteur négatif du VIH (Nef). Dans cette optique, nous investiguons dans cette présente étude l’implication de Nef dans la modulation du phénotype des DC ainsi que dans les dérégulations des cellules B. Chez tous les patients virémiques infectés au VIH-1, nous avons détecté la présence de Nef dans le plasma ainsi qu’au niveau des mDC et de leurs précurseurs d’origine monocytaire, tout au long du suivi de la progression clinique et au-delà de la thérapie antirétrovirale (ART). La surexpression de BLyS/BAFF est associée à la présence de Nef au niveau des mDC et de leur précurseur.. Des essais in vitro ont permis de démontrer l’induction d’un phénotype proinflammatoire par des mDC dérivés de monocytes lorsqu’en présence de Nef soluble, via l’augmentation de l’expression de BLyS/BAFF et de TNF-α, et où cet effet est bloqué par l’ajout de l’acide rétinoïque. Nos résultats suggèrent donc que Nef est impliquée dans le déclenchement et la persistance des dérégulations des cellules B retrouvées chez les individus infectés au VIH-1. Basé sur nos observations, une thérapie adjointe impliquant le blocage de BLyS/BAFF et/ou Nef pourrait contribuer au contrôle de l’inflammation et des altérations des cellules B. De plus, la quantification de Nef post-ART pourrait s’avérer utile dans l’évaluation du statut des réservoirs. Précédemment, nous avons démontré que les dérégulations des cellules B sanguines de ces mêmes individus présentant un profil de progression rapide et classique sont accompagnées par l’augmentation de la fréquence d’une population partageant des caractéristiques des cellules B transitionnelles immatures (TI) et des cellules B de la zone marginale (ZM), que nous avons nommé les cellules B précurseur de la ZM. Toutefois, cette population est préservée chez les contrôleurs élites, chez qui nous avons trouvé une diminution significative de la fréquence des cellules B de la ZM présentant des marqueurs phénotypiques plus matures. Récemment, ces cellules ont été associées à un potentiel de fonction régulatrice (Breg), motivant ainsi notre poursuite, dans cette étude, de la caractérisation de ces cellules B. Comme pour les individus non infectés au VIH-1, nous avons démontré que les cellules B matures de la ZM contrôlent leur capacité de production d’IL-10 chez les contrôleurs élites, contrairement à une augmentation chez les progresseurs rapides et classiques. Aussi, les cellules B précurseur de la ZM des contrôleurs élites fournissent une expression importante de LT-α lorsque comparés aux individus non infectés au VIH-1, alors que cet apport de LT-α est attribué aux cellules B TI chez les progresseurs. Le contrôle de la progression clinique semble associé à un ratio en faveur de LT-α vs IL-10 au niveau des cellules B précurseur de la ZM. Nos résultats suggèrent qu’un maintien de l’intégrité du potentiel régulateur ainsi qu’une expression augmentée de LT-α par les cellules B de première ligne, telles les populations de la ZM, sont impliqués dans le contrôle de la progression clinique du VIH-1, possiblement par leur contribution à la modulation et l’homéostasie immunitaire. De telles populations doivent être considérées lors de l’élaboration de vaccins, ces derniers cherchant à générer une réponse protectrice de première ligne et adaptative.

Rôle du TLR2 dans l’hépatite fulminante induite par le virus de l’hépatite murine

Ce travail examine les mécanismes de l’immunité innée impliqués dans l’hépatite aiguë virale du modèle murin d’infection par le virus de l’hépatite virale murine de type 3 (MHV-3). Afin de déterminer le rôle du TLR2 dans l’aggravation de l’hépatite, des infections avec le virus MHV-3 ont été réalisées in vivo chez des souris C57BL/6 et des souris déficientes pour le gène tlr2 et in vitro dans des macrophages et des hépatocytes infectés avec le virus MHV-3 et le virus moins virulent MHV-A59. Les niveaux de transcription et de traduction des senseurs microbiens, des interférons (IFN) de type I, des cytokines et/ou des chimiokines ont été évalués par qRT-PCR et ELISA. Les cellules ont été traitées avec des petits ARNs interférants (siRNAs) pour le TLR2 et le CEACAM1a ou mises en présence d’inhibiteurs des voies d’endocytose. Les résultats révèlent le rôle stimulateur du TLR2 pour la réplication virale, la production de cytokines pro-inflammatoires IL-6 et TNF-α et des chimiokines CXCL1, CXCL10 et CCL2. Un nouveau mécanisme d’échappement aux senseurs viraux dépendant du TLR2 a également été mis en évidence dans les macrophages et les hépatocytes lors de l’infection de ces cellules avec le virus MHV-3, et non pas avec le virus moins virulent MHV-A59. Ces différents travaux révèlent un nouveau rôle du TLR2 lors d’infections virales dans l'aggravation de la réponse inflammatoire tout en protégeant le virus des autres senseurs de la réponse immune innée.

Interaction of severe acute respiratory syndrome-coronavirus and NL63 coronavirus spike proteins with angiotensin converting enzyme-2

Although in different groups, the coronaviruses severe acute respiratory syndrome-coronavirus (SARS-CoV) and NL63 use the same receptor, angiotensin converting enzyme (ACE)-2, for entry into the host cell. Despite this common receptor, the consequence of entry is very different; severe respiratory distress in the case of SARS-CoV but frequently only a mild respiratory infection for NL63. Using a wholly recombinant system, we have investigated the ability of each virus receptor-binding protein, spike or S protein, to bind to ACE-2 in solution and on the cell surface. In both assays, we find that the NL63 S protein has a weaker interaction with ACE-2 than the SARS-CoV S protein, particularly in solution binding, but the residues required for contact are similar. We also confirm that the ACE-2-binding site of NL63 S lies between residues 190 and 739. A lower-affinity interaction with ACE-2 might partly explain the different pathological consequences of infection by SARS-CoV and NL63.

Ribonucleocapsid formation of severe acute respiratory syndrome coronavirus through molecular action of the N-terminal domain of N protein

Conserved among all coronaviruses are four structural proteins: the matrix (M), small envelope (E), and spike (S) proteins that are embedded in the viral membrane and the nucleocapsid phosphoprotein (N), which exists in a ribonucleoprotein complex in the lumen. The N-terminal domain of coronaviral N proteins (N-NTD) provides a scaffold for RNA binding, while the C-terminal domain (N-CTD) mainly acts as oligomerization modules during assembly. The C terminus of the N protein anchors it to the viral membrane by associating with M protein. We characterized the structures of N-NTD from severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) in two crystal forms, at 1.17 A (monoclinic) and at 1.85 A (cubic), respectively, resolved by molecular replacement using the homologous avian infectious bronchitis virus (IBV) structure. Flexible loops in the solution structure of SARS-CoV N-NTD are now shown to be well ordered around the beta-sheet core. The functionally important positively charged beta-hairpin protrudes out of the core, is oriented similarly to that in the IBV N-NTD, and is involved in crystal packing in the monoclinic form. In the cubic form, the monomers form trimeric units that stack in a helical array. Comparison of crystal packing of SARS-CoV and IBV N-NTDs suggests a common mode of RNA recognition, but they probably associate differently in vivo during the formation of the ribonucleoprotein complex. Electrostatic potential distribution on the surface of homology models of related coronaviral N-NTDs suggests that they use different modes of both RNA recognition and oligomeric assembly, perhaps explaining why their nucleocapsids have different morphologies.

Cleavage and serum reactivity of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein

Severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus (SCoV) spike (S) protein is the major surface antigen of the virus and is responsible for receptor binding and the generation of neutralizing antibody. To investigate SCoV S protein, full-length and individual domains of S protein were expressed on the surface of insect cells and were characterized for cleavability and reactivity with serum samples obtained from patients during the convalescent phase of SARS. S protein could be cleaved by exogenous trypsin but not by coexpressed furin, suggesting that the protein is not normally processed during infection. Reactivity was evident by both flow cytometry and Western blot assays, but the pattern of reactivity varied according to assay and sequence of the antigen. The antibody response to SCoV S protein involves antibodies to both linear and conformational epitopes, with linear epitopes associated with the carboxyl domain and conformational epitopes associated with the amino terminal domain. Recombinant SCoV S protein appears to be a suitable antigen for the development of an efficient and sensitive diagnostic test for SARS, but our data suggest that assay format and choice of S antigen are important considerations.