Interaction of pathogenic fungi with host cells: Molecular and cellular approaches

This review provides an overview of several molecular and cellular approaches that are likely to supply insights into the host-fungus interaction. Fungi present intra- and/or extracellular host-parasite interfaces, the parasitism phenomenon being dependent on complementary surface molecules. The entry of the pathogen into the host cell is initiated by the fungus adhering to the cell surface, which generates an uptake signal that may induce its cytoplasmatic internalization. Furthermore, microbial pathogens use a variety of their surface molecules to bind to host extracellular matrix (ECM) components to establish an effective infection. on the other hand, integrins mediate the tight adhesion of cells to the ECM at sites referred to as focal adhesions and also play a role in cell signaling. The phosphorylation process is an important mechanism of cell signaling and regulation; it has been implicated recently in defense strategies against a variety of pathogens that alter host-signaling pathways in order to facilitate their invasion and survival within host cells. The study of signal transduction pathways in virulent fungi is especially important in view of their putative role in the regulation of pathogenicity. This review discusses fungal adherence, changes in cytoskeletal organization and signal transduction in relation to host-fungus interaction. (c) 2005 Federation of European Microbiological Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Expression of pro-and-anti-apoptotic antigens in the cerebellum of dogs naturally infected with canine distemper virus

Canine distemper virus (CDV) may induce multifocal demyelination in the central nervous system of infected dogs. The present work investigated apoptosis in white and gray matter (granular layer) in the cerebellum of naturally infected dogs by the analysis of the expression of the pro-apoptotic antigens caspase - 2 and - 3, b(terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL-staining) positivity, annexin-V immunodetection, and the presence of the anti-apoptotic antigens, BCl-2 and p53. Cerebellum specimens were obtained from the Laboratory of Animal Pathology, from 1995 to 2009, and the 5-μm thick fragments were stained both with hematoxylin-eosin and Shorr. All samples were diagnosed as positive for CDV genome by reverse transcriptase polymerase chain reaction targeting the nucleocapsid gene. The anti-apoptotic pathways evidenced in this study were BCl-2 and p53 proteins that were intensively detected in cerebellum of CDV positive slides (40-80% of labeled cells/mm2). In addition, the apoptosis markers annexin-V and TUNEL are directly correlated among the same samples (80 and 40% of labeled cells, respectively). This is the first description of p53 and annexin-V expression, characterized as anti-apoptotic and apoptotic proteins, involvement in canine natural cases of CDV infections.

A possible correlation between the host genetic background in the epidemiology of Hepatitis B virus in the Amazon region of Brazil

ABSTRACT: The Amazon region of Brazil is an area of great interest because of the large distribution of hepatitis B virus in specific Western areas. Seven urban communities and 24 Indian groups were visited in a total of 4,244 persons. Each individual was interviewed in order to obtain demographic and familial information. Whole blood was collected for serology and genetic determinations. Eleven genetic markers and three HBV markers were tested. Among the most relevant results it was possible to show that (i) there was a large variation of previous exposure to HBV in both urban and non-urban groups ranging from 0 to 59.2%; (ii) there was a different pattern of epidemiological distribution of HBV that was present even among a same linguistic Indian group, with mixed patterns of correlation between HBsAg and anti-HBs and (iii) the prevalence of HBV markers (HBsAg and anti-HBs) were significantly higher (P=0.0001) among the Indian population (18.8%) than the urban groups (12.5%). Its possible that the host genetic background could influence and modulate the replication of the virus in order to generate HB carrier state.

Role of cyclooxygenase-2 in Trypanosoma cruzi survival in the early stages of parasite host-cell interaction

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Host-Specificity of Myxoma Virus: Pathogenesis of South American and North American Strains of Myxoma Virus in Two North American Lagomorph Species

The pathogenesis of South American and North American myxoma viruses was examined in two species of North American lagomorphs, Sylvilagus nuttallii (mountain cottontail) and Sylvilagus audubonii (desert cottontail) both of which have been shown to have the potential to transmit the South American type of myxoma virus. Following infection with the South American strain (Lausanne, Lu), S. nuttallii developed both a local lesion and secondary lesions on the skin. They did not develop the classical myxomatosis seen in European rabbits (Oryctolagus cuniculus). The infection at the inoculation site did not resolve during the 20-day time course of the trial and contained transmissible virus titres at all times. In contrast, S. audubonii infected with Lu had very few signs of disseminated infection and partially controlled virus replication at the inoculation site. The prototype Californian strain of myxoma virus (MSW) was able to replicate at the inoculation site of both species but did not induce clinical signs of a disseminated infection. In S. audubonii, there was a rapid response to MSW characterized by a massive T lymphocyte infiltration of the inoculation site by day 5. MSW did not reach transmissible titres at the inoculation site in either species. This might explain why the Californian myxoma virus has not expanded its host-range in North America.

THE GLYCOPROTEINS OF PORCINE REPRODUCTIVE AND RESPIRATORY SYNDROME VIRUS AND THEIR ROLE IN INFECTION AND IMMUNITY

The porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is an economically important pathogen of swine and is known to cause abortion and infertility in pregnant sows and respiratory distress in piglets. PRRSV contains a major glycoprotein (GP5) and three minor glycoproteins (GP2a, GP3, and GP4) on the virion envelope, all of which are required for infectious virus production. To study their interactions amongst each other and with a cellular receptor for PRRSV, CD163, I cloned each of the viral glycoproteins and CD163 in various expression vectors. My studies have shown that while the GP2a, GP3, and GP4 are co-translationally glycosylated, the GP5 is post-translationally glycosylated. By using co-immunoprecipitation (co-IP) assays, strong interaction was demonstrated between GP4 and GP5 proteins, although weak interactions among the other envelope glycoproteins were also detected. Further, GP4 was found to mediate interactions leading to formation of multiprotein glycoprotein complex. My results also show that GP2a and GP4 proteins are the only two GPs that specifically interact with the CD163 molecule and that glycosylation of these GPs is required for efficient interaction. Based on these studies, I have developed an interactome map of the viral GPs and CD163 and have proposed a model of the viral glycoprotein complex and its interaction with CD163. Studies reported here also show that glycan addition at residue 184 (N184) of GP2a, and residues N42, N50, and N131 of GP3 is essential for recovery of infectious virus. Although single site glycosylation mutants of GP4 had no effect on infectious virus production, introduction of double mutations was lethal. The loss of glycan moieties of GP2a, GP3, and GP4 proteins had no effect on host neutralizing antibody production. Overall, I conclude that the PRRSV glycoproteins are co-translationally and post-translationally glycosylated, the GP4 protein is central to mediating interglycoprotein interactions, and along with GP2a, serves as the viral attachment protein that is responsible for interactions with the viral receptor, CD163. Further, glycosylation of GP2a, GP3, and GP4 proteins is required for infectious virus production, efficient interaction with CD163, but does not play any role in neutralizing antibody response in infected animals.

INFLUENCE OF TYPE 2 BOVINE VIRAL DIARRHEA VIRUS NPRO ON ENHANCEMENT OF BOVINE RESPIRATORY SYNCYTIAL VIRUS REPLICATION MEDIATED BY ANTAGONISM OF HOST CELL INTERFERON TYPE I RESPONSES

Bovine viral diarrhea virus (BVDV) is a member of the genus Pestivirus, Family Flaviviridae. The virus can infect many species of animals of the order Artiodactyla. The BVDV genome encodes an auto protease, Npro, that degrades interferon regulatory factor-3 (IRF-3) reducing type I interferon (IFN-I) production from host cells. Bovine respiratory syncytial virus (BRSV) is a member of the genus Pneumovirus, Family Paramyxoviridae. Concurrent infection with BVDV and BRSV causes more severe respiratory and enteric disease than infection with either virus alone. Our hypothesis was that Npro modulates the innate immune responses to BVDV infection and enhances replication of BVDV or BRSV co-infection. The noncytopathic BVDV2 viruses NY93/c N- Npro 18 EGFP (a mutant with modified Npro fused with enhanced green fluorescent protein), NY93 infectious clone (NY93/c), wild-type NY93-BVDV2 (NY93-wt), and BRSV were evaluated in this study. The objectives of this study were: (1) to characterize the replication kinetics and IFN-I induction in Madin-Darby bovine kidney (MDBK) cells following infection with each of the BVDV isolates, and (2) to characterize the influence of BVDV-mediated IFN-I antagonism on enhancement of BRSV replication in bovine turbinate (BT) cells. NY93/c N- Npro 18 EGFP replicated 0.4 – 1.6 TCID50 logs lower than NY93-wt in MDBK cells. NY93/c N- Npro 18 EGFP-infected MDBK cells synthesized IFN-I significantly higher than NY93/c- and NY93-wt-infected MDBK cells. BT cells co-infected with NY93/c N- Npro 18 EGFP/BRSV or NY93-wt/BRSV were evaluated to determine the effects of co-infection on BRSV replication and IFN-I induction in BT cells. BRSV RNA levels in NY93-wt/BRSV co-infected BT cells were 2.49, 2.79, and 2.89 copy number logs significantly greater than in NY93/c N- Npro 18 EGFP/BRSV co-infected BT cells on days 5, 7, and 9 post-infection, respectively. BVDV RNA levels in NY93/c N- Npro 18 EGFP-infected BT cells were 1.64 – 4.38 copy number logs lower than in NY93-wt-infected BT cells. NY93/c N- Npro 18 EGFP single and co-infected BT cells synthesized IFN-I significantly higher than NY93-wt single and co-infected BT cells. In summary, these findings suggest: (1) NY93/c N- Npro 18 EGFP BVDV2 induced higher levels of IFN-I than BVDV2-wt and may be useful as a safer, replicating BVDV vaccine, and (2) Enhancement of BRSV infection by BVDV co-infection is mediated by antagonism of IFN-I.

Possible Host Adaptation as an Evolution Factor of Cowpea aphid-borne mosaic virus Deduced by Coat Protein Gene Analysis

Cowpea aphid-borne mosaic virus (CABMV) causes major diseases in cowpea and passion flower plants in Brazil and also in other countries. CABMV has also been isolated from leguminous species including, Cassia hoffmannseggii, Canavalia rosea, Crotalaria juncea and Arachis hypogaea in Brazil. The virus seems to be adapted to two distinct families, the Passifloraceae and Fabaceae. Aiming to identify CABMV and elucidate a possible host adaptation of this virus species, isolates from cowpea, passion flower and C.hoffmannseggii collected in the states of Pernambuco and Rio Grande do Norte were analysed by sequencing the complete coat protein genes. A phylogenetic tree was constructed based on the obtained sequences and those available in public databases. Major Brazilian isolates from passion flower, independently of the geographical distances among them, were grouped in three different clusters. The possible host adaptation was also observed in fabaceous-infecting CABMV Brazilian isolates. These host adaptations possibly occurred independently within Brazil, so all these clusters belong to a bigger Brazilian cluster. Nevertheless, African passion flower or cowpea-infecting isolates formed totally different clusters. These results showed that host adaptation could be one factor for CABMV evolution, although geographical isolation is a stronger factor.

Human respiratory syncytial virus N, P and M protein interactions in HEK-293T cells

Characterization of Human Respiratory Syncytial Virus (HRSV) protein interactions with host cell components is crucial to devise antiviral strategies. Viral nucleoprotein, phosphoprotein and matrix protein genes were optimized for human codon usage and cloned into expression vectors. HEK-293T cells were transfected with these vectors, viral proteins were immunoprecipitated, and co-immunoprecipitated cellular proteins were identified through mass spectrometry. Cell proteins identified with higher confidence scores were probed in the immunoprecipitation using specific antibodies. The results indicate that nucleoprotein interacts with arginine methyl-transferase, methylosome protein and Hsp70. Phosphoprotein interacts with Hsp70 and tropomysin, and matrix with tropomysin and nucleophosmin. Additionally, we performed immunoprecipitation of these cellular proteins in cells infected with HRSV, followed by detection of co-immunoprecipitated viral proteins. The results indicate that these interactions also occur in the context of viral infection, and their potential contribution for a HRSV replication model is discussed.

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.

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

Evaluation of 3D cell culture systems for host-pathogen interaction studies

Traditional cell culture models have limitations in extrapolating functional mechanisms that underlie strategies of microbial virulence. Indeed during the infection the pathogens adapt to different tissue-specific environmental factors. The development of in vitro models resembling human tissue physiology might allow the replacement of inaccurate or aberrant animal models. Three-dimensional (3D) cell culture systems are more reliable and more predictive models that can be used for the meaningful dissection of host–pathogen interactions. The lung and gut mucosae often represent the first site of exposure to pathogens and provide a physical barrier against their entry. Within this context, the tracheobronchial and small intestine tract were modelled by tissue engineering approach. The main work was focused on the development and the extensive characterization of a human organotypic airway model, based on a mechanically supported co-culture of normal primary cells. The regained morphological features, the retrieved environmental factors and the presence of specific epithelial subsets resembled the native tissue organization. In addition, the respiratory model enabled the modular insertion of interesting cell types, such as innate immune cells or multipotent stromal cells, showing a functional ability to release pertinent cytokines differentially. Furthermore this model responded imitating known events occurring during the infection by Non-typeable H. influenzae. Epithelial organoid models, mimicking the small intestine tract, were used for a different explorative analysis of tissue-toxicity. Further experiments led to detection of a cell population targeted by C. difficile Toxin A and suggested a role in the impairment of the epithelial homeostasis by the bacterial virulence machinery. The described cell-centered strategy can afford critical insights in the evaluation of the host defence and pathogenic mechanisms. The application of these two models may provide an informing step that more coherently defines relevant molecular interactions happening during the infection.

Apple latent infection caused by Neofabraea alba: host-pathogen interaction and disease management

Apple latent infection caused by Neofabraea alba: host-pathogen interaction and disease management Bull’s eye rot (BER) caused by Neofabraea alba is one of the most frequent and damaging latent infection occurring in stored pome fruits worldwide. Fruit infection occurs in the orchard, but disease symptoms appear only 3 months after harvest, during refrigerated storage. In Italy BER is particularly serious for late harvest apple cultivar as ‘Pink Lady™’. The purposes of this thesis were: i) Evaluate the influence of ‘Pink Lady™’ apple primary metabolites in N. alba quiescence ii) Evaluate the influence of pH in five different apple cultivars on BER susceptibility iii) To find out not chemical method to control N. alba infection iv) Identify some fungal volatile compounds in order to use them as N. alba infections markers. Results regarding the role of primary metabolites showed that chlorogenic, quinic and malic acid inhibit N. alba development. The study based on the evaluation of cultivar susceptibility, showed that Granny Smith was the most resistant apple cultivar among the varieties analyzed. Moreover, Granny Smith showed the lowest pH value from harvest until the end of storage, supporting the thesis that ambient pH could be involved in the interaction between N. alba and apple. In order to find out new technologies able to improve lenticel rot management, the application of a non-destructive device for the determination of chlorophyll content was applied. Results showed that fruit with higher chlorophyll content are less susceptible to BER, and molecular analyses comforted this result. Fruits with higher chlorophyll content showed up-regulation of PGIP and HCT, genes involved in plant defence. Through the application of PTR-MS and SPME GC-MS, 25 volatile organic compounds emitted by N. alba were identified. Among them, 16 molecules were identified as potential biomarkers.