The Human Cytomegalovirus US28 Protein Is Located in Endocytic Vesicles and Undergoes Constitutive Endocytosis and Recycling

Genes encoding chemokine receptor-like proteins have been found in herpes and poxviruses and implicated in viral pathogenesis. Here we describe the cellular distribution and trafficking of a human cytomegalovirus (HCMV) chemokine receptor encoded by the US28 gene, after transient and stable expression in transfected HeLa and Cos cells. Immunofluorescence staining indicated that this viral protein accumulated intracellularly in vesicular structures in the perinuclear region of the cell and showed overlap with markers for endocytic organelles. By immunogold electron microscopy US28 was seen mostly to localize to multivesicular endosomes. A minor portion of the protein (at most 20%) was also expressed at the cell surface. Antibody-feeding experiments indicated that cell surface US28 undergoes constitutive ligand-independent endocytosis. Biochemical analysis with the use of iodinated ligands showed that US28 was rapidly internalized. The high-affinity ligand of US28, the CX3C-chemokine fractalkine, reduced the steady-state levels of US28 at the cell surface, apparently by inhibiting the recycling of internalized receptor. Endocytosis and cycling of HCMV US28 could play a role in the sequestration of host chemokines, thereby modulating antiviral immune responses. In addition, the distribution of US28 mainly on endosomal membranes may allow it to be incorporated into the viral envelope during HCMV assembly.

A deletion mutant in the human cytomegalovirus gene encoding IE1(491aa) is replication defective due to a failure in autoregulation.

Human cytomegalovirus (CMV) replication begins with the expression of two regulatory proteins, IE1(491aa) and IE2(579aa), produced from differentially spliced transcripts under control of the ie1/ie2 promoter-enhancer. A deletion mutation removing all 406 IE1(491aa)-specific amino acids was engineered into the viral genome and this mutant (RC303 delta Acc) was propagated on an IE1(491aa)-expressing human fibroblast cell line (ihfie1.3). RC303 delta Acc failed to replicate on normal human fibroblasts at low multiplicities of infection (mois). At mois > 3 plaque-forming units per cell, virus replication and production of progeny were comparable to wild type. However, at mois between 0.01 and 1, mutant virus replicated slowly on normal fibroblasts, a pattern that suggested initiation of productive infection required multiple hits. Replication of RC303 delta Acc correlated with the ability to express IE2(579aa), consistent with a role for IE1(491aa) in positive autoregulation of the ie1/ie2 promoter-enhancer and with data suggesting that virion transactivators compensate for the lack of IE1(491aa) under high moi conditions. ie1-deficient CMV should be completely avirulent, suggesting its utility as a gene therapy vector for hematopoietic progenitors that are normal sites of CMV latency.

Human cytomegalovirus US3 impairs transport and maturation of major histocompatibility complex class I heavy chains.

The human cytomegalovirus (HCMV) early glycoprotein products of the US11 and US2 open reading frames cause increased turnover of major histocompatibility complex (MHC) class I heavy chains. Since US2 is homologous to another HCMV gene (US3), we hypothesized that the US3 gene product also may affect MHC class I expression. In cells constitutively expressing the HCMV US3 gene, MHC class I heavy chains formed a stable complex with beta 2-microglobulin. However, maturation of the N-linked glycan of MHC class I heavy chains was impaired in US3+ cells. The glycoprotein product of US3 (gpUS3) occurs mostly in a high-mannose form and coimmunoprecipitates with beta 2-microglobulin associated class I heavy chains. Mature class I molecules were detected at steady state on the surface of US3+ cells, as in control cells. Substantial perinuclear accumulation of heavy chains was observed in US3+ cells. The data suggest that gpUS3 impairs egress of MHC class I heavy chains from the endoplasmic reticulum.

Human cytomegalovirus inhibits antigen presentation by a sequential multistep process.

The human cytomegalovirus (HCMV) genomic unique short (US) region encodes a family of homologous genes essential for the inhibition of major histocompatibility complex (MHC) class I-mediated antigen presentation during viral infection. Here we show that US3, the only immediate early (IE) gene within the US region, encodes an endoplasmic reticulum-resident glycoprotein that prevents intracellular transport of MHC class I molecules. In contrast to the rapid degradation of newly synthesized MHC class I heavy chains mediated by the early gene product US11, we found that US3 retains stable MHC class I heterodimers in the endoplasmic reticulum that are loaded with peptides while retained in the ER. Consistent with the expression pattern of US3 and US11, MHC class I molecules are retained but not degraded during the IE period of infection. Our data identify the first nonregulatory role of an IE protein of HCMV and suggest that HCMV uses different T-cell escape strategies at different times during the infectious cycle.

Human cytomegalovirus latent gene expression in granulocyte-macrophage progenitors in culture and in seropositive individuals.

Following infection with cytomegalovirus, human granulocyte-macrophage progenitors carry the viral genome but fail to support productive replication. Viral transcripts arise from a region encompassing the major regulatory gene locus; however, their structure differs significantly from productive phase transcripts. One class, sense transcripts, is encoded in the same direction as productive phase transcripts but uses two novel start sites in the ie1/ie2 promoter/enhancer region. These transcripts have the potential to encode a novel 94 aa protein. The other class, antisense transcript, is unspliced and complimentary to ie1 exons 2-4, and has the potential to encode novel 154 and 152 aa proteins. Consistent with a role in latency, these transcripts are present in bone marrow aspirates from naturally infected, healthy seropositive donors but are not present in seronegative controls. Sense latent transcripts are present in a majority of seropositive individuals. Consistent with the expression of latent transcripts, antibody to the 94 aa and 152 aa proteins is detectable in the serum of seropositive individuals. Thus, latent infection by cytomegalovirus is accompanied by the presence of latency-associated transcripts and expression of immunogenic proteins. Overall, these results suggest that bone marrow-derived myeloid progenitors are an important natural site of viral latency.

Human cytomegalovirus: clinical aspects, immune regulation, and emerging treatments

After initial infection, human cytomegalovirus remains in a persistent state with the host. Immunity against the virus controls replication, although intermitent viral shedding can still take place in the seropositive immunocompetent person. Replication of cytomegalovirus in the absence of an effective immune response is central to the pathogenesis of disease. Therefore, complications are primarily seen in individuals whose immune system is immature, or is suppressed by drug treatment or coinfection with other pathogens. Although our increasing knowledge of the host-virus relationship has lead to the development of new pharmacological strategies for cytomegalovirus-associated infections, these strategies all have limitations-eg, drug toxicities, development of resistance, poor oral bioavailability, and low potency. Immune-based therapies to complement pharmacological strategies for the successful treatment of virus-associated complications should be prospectively investigated.

Microarrays in the Diagnosis of Human Herpesvirus infections

Currently, there are nine known human herpesviruses and these viruses appear to have been a very common companion of humans throughout the millenia. Of human herpesviruses, herpes simplex viruses 1 and 2 (HSV-1, HSV-2), causative agents of herpes labialis and genital herpes, and varicella-zoster virus (VZV), causative agent of chicken pox, are also common causes of central nervous system (CNS) infections. In addition, human cytomegalovirus (CMV), Epstein-Barr virus (EBV) and human herpesviruses 6A, 6B, and 7 (HHV-6A, HHV-6B, HHV-7), all members of the herpesvirus family, can also be associated with encephalitis and meningitis. Accurate diagnostics and fast treatment are essential for patient recovery in CNS infections and therefore sensitive and effective diagnostic methods are needed. The aim of this thesis was to develop new potential detection methods for diagnosing of human herpesvirus infections, especially in immunocompetent patients, using the microarray technique. Therefore, methods based on microarrays were developed for simultaneous detection of HSV-1, HSV-2, VZV, CMV, EBV, HHV-6A, HHV-6B, and HHV-7 nucleic acids, and for HSV-1, HSV-2, VZV, and CMV antibodies from various clinical samples. The microarray methods developed showed potential for efficiently and accurately detecting human herpesvirus DNAs, especially in CNS infections, and for simultaneous detection of DNAs or antibodies for multiple different human herpesviruses from clinical samples. In fact, the microarray method revealed several previously unrecognized co-infections. The microarray methods developed were sensitive and provided rapid detection of human herpesvirus DNA, and therefore the method could be applied to routine diagnostics. The microarrays might also be considered as an economical tool for diagnosing human herpesvirus infections.

Suppression of zebrafish VEGF gene by cytomegalovirus promoter-driven short hairpin constructs induces vascular development defects and down regulation NRP1 expression

The usage of RNA interference for gene knockdown in zebrafish through expression of the small interfering RNA mediators from DNA vectors has created a lot of excitement in the research community. In this work, the ability of human cytomegalovirus immediate early promoter (CMV promoter)-driven short hairpin RNA (shRNA) expression vector to induce shRNA against vascular endothelial growth factor (VEGF) gene in zebrafish was tested, and its effects on VEGF-mediated vasculogenesis and angiogenesis were evaluated. Altogether four vectors targeting various locations of VEGF gene were constructed, and pSI-V4 was proven to be the most effective one. Microinjection of pSI-V4 into the zebrafish embryos resulted in defective vascular formation and down regulation of VEGF expression. In situ hybridization analysis indicated that silencing VEGF gene expression by pSI-V4 resulted in down regulation of neuropilin-1 (NRP1), a potent VEGF receptor. Knockdown of VEGF expression by morpholino gave the same result. This provided evidence that the VEGF-mediated angiogenesis in zebrafish was in part dependent on NRP1 expression. The results contributed to a better understanding of molecular mechanisms of cardiovascular development and provided a potential promoter for making inducible knockdown in zebrafish.

VEGF gene silencing by cytomegalovirus promoter driven ShRNA expression vector results in vascular development defects in zebrafish

Zebrafish has been generally considered as an excellent model in case of drug screening, disease model establishment, and vertebrate embryonic development study. In this work, the ability of human cytomegalovirus immediate early promoter (CMV promoter)-driven short hairpin RNA (shRNA) expression vector to induce shRNA against VEGF gene in zebrafish was tested, and its effect on vascular development was assed, too. Using RT-qPCR, blood vessel staining, and in situ hybridization, we confirmed certain transcriptional activity and down regulation of gene expression by the vector. In situ hybridization analysis indicated selective inhibition of NRP1 expression in the VEGF gene loss of function model, which might imply in turn that VEGF could not only activate endothelial cells directly but also could contribute to stimulating angiogenesis in vivo by a mechanism that involved up-regulation of its cognate receptor expression in zebrafish. This contributed to a better understanding of molecular mechanisms of cardiovascular development. The system improved the success rate in making inducible knockdown and widened the possibilities for better therapeutic targets in zebrafish.

Association of Human T Lymphotropic Virus 1 Amplification of Periodontitis Severity with Altered Cytokine Expression in Response to a Standard Periodontopathogen Infection

Background. Periodontal diseases (PDs) are infectious diseases in which periodontopathogens trigger chronic inflammatory and immune responses that lead to tissue destruction. Recently, viruses have been implicated in the pathogenesis of PDs. Individuals infected with human T lymphotropic virus 1 (HTLV-1) present with abnormal oral health and a marked increased prevalence of periodontal disease. Methods. In this study, we investigated the patterns of periodontopathogen infection and local inflammatory immune markers in HTLV-1-seropositive individuals with chronic periodontitis (CP/HTLV-1 group) compared with HTLV-1 -seronegative individuals with chronic periodontitis (CP group) and periodontally healthy, HTLV-1 -seronegative individuals (control group). Results. Patients in the CP/HTLV-1 group had significantly higher values of bleeding on probing, mean probing depth, and attachment loss than patients in the CP group. The expression of tumor necrosis factor a and interleukin (IL) 4 was found to be similar in the CP and CP/HTLV-1 groups, whereas IL-12 and IL-17 levels trended toward a higher expression in the CP/HTLV-1 group. A significant increase was seen in the levels of IL-1 beta and interferon gamma in the CP/HTLV-1 group compared with the CP group, whereas expression of the regulatory T cell marker FOXp3 and IL-10 was significantly decreased in the lesions from the CP/HTLV-1 group. Interestingly, similar frequency and/or load of periodontopathogens (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, and Aggregatibacter actinomycetemcomitans) and frequency of viruses (herpes simplex virus 1, human cytomegalovirus, and Epstein-Barr virus) characteristically associated with PDs were found in the CP/HTLV and CP groups. Conclusions. HTLV-1 may play a critical role in the pathogenesis of periodontal disease through the deregulation of the local cytokine network, resulting in an exacerbated response against a standard periodontopathogen infection.

Analyse molekularer Mechanismen der Immundominanz MHC Klasse I-präsentierter Antigene bei Humaner Cytomegalovirus-Infektion

Das Humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein Erreger von großer klinischer Relevanz. Die HCMV-Infektion, die insbesondere bei immunsupprimierten Patienten mit hoher Morbidität und Mortalität assoziiert ist, wird vorwiegend durch CD8+-zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) kontrolliert. Das Tegumentprotein pp65 und das immediate early 1-Protein (IE1) waren als die dominanten CTL-Antigene bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die zur Immundominanz des pp65 führenden molekularen Mechanismen aufzuklären und die Grundlagen für die Analyse der IE1-spezifischen Immunantwort zu erarbeiten. Durch Peptidimmunisierung HLA-A2-transgener Mäuse wurden hochaffine pp65-spezifische CTL-Klone generiert. Für die Generierung ähnlicher CTL-Klone gegen IE1 konnte erstmals ein konserviertes HLA-A2-bindendes Peptid identifiziert werden. Mit Hilfe der pp65-spezifischen CTL-Klone konnte gezeigt werden, dass das durch Viruspartikel in die Zelle eingebrachte pp65 die Erkennung infizierter Zellen durch CD8+-CTL vermittelt. Durch den Nachweis der außergewöhnlichen Stabilität von pp65 in der Zelle gelang es, eine hohe metabolische Umsatzrate als eine Ursache von Immundominanz auszuschließen. Dagegen hob die Blockierung des CRM1-vermittelten nukleären Exportweges durch Zugabe von Hemmstoffen oder Zutransfektion kompetitiver Inhibitoren die Erkennung des pp65 nahezu auf. Hiermit wurde erstmalig eine Abhängigkeit der Präsentation eines immundominanten nukleären Proteins vom nukleozytoplasmatischen Transport nachgewiesen. Die Erkenntnisse dieser Arbeit stellen die Grundlage für die detaillierte Analyse der Zusammenhänge zwischen nukleärem Export und Antigenpräsentation dar.

Einfluss immunevasiver Strategien des humanen Cytomegalovirus auf die MHC-Klasse-I-Präsentation der viralen Antigene pp65 und IE1

Das Humane Cytomegalovirus (HCMV) stellt eine große Bedrohung für Patienten mit geschwächtem oder unausgereiftem Immunsystem dar. Bei immunkompetenten Personen hingegen werden schwere Erkrankungen insbesondere durch die Wirkung antiviraler zytotoxischer CD8+-T-Lymphozyten (CTL) weitgehend verhindert. Aus Zellkultur-Systemen war bekannt, dass virale Glykoproteine, welche in der US2-US11-Region des HCMV-Genoms kodiert werden, inhibitorisch in den MHC-Klasse-I-Präsentationsweg eingreifen und somit die entsprechende Präsentation durch infizierte Zellen behindern. Über die Bedeutung dieser US2-US11-vermittelten Immunevasion für die Präsentation viraler Antigene im Kontext der Virusinfektion war jedoch nichts bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte daher der Einfluss der Immunevasion auf die MHC-Klasse-I-Präsentation der beiden wichtigsten CTL-Zielstrukturen von HCMV, dem Tegumentprotein pp65 und dem regulatorischen immediate early Protein IE1, untersucht werden. In Ergänzung dazu sollte das immunevasive Potential eines durch HCMV kodierten Homologs des immunmodulatorischen Zytokins Interleukin-10 (cmvIL-10) analysiert werden. Hierzu wurden über Peptidimmunisierung HLA-A2-transgener Mäuse CTL-Klone hergestellt, welche ausgesuchte Peptide aus pp65 und IE1 in Assoziation mit HLA-A2 mit hoher Spezifität und Sensitivität erkannten. Auf diese Weise konnte eine direkte Beeinflussung der MHC-Klasse-I-Präsentation durch cmvIL-10 falsifiziert und somit der Hypothese, dass das von infizierten Zellen freigesetzte Zytokin die MHC-Klasse-I-Präsentation nicht infizierter Nachbarzellen beeinflussen könnte, widersprochen werden. Mit Hilfe einer US2-US11-Deletionsmutante des Virus konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Präsentation von sowohl pp65 als auch IE1 durch die Immunevasion beeinträchtigt wird. Dabei war die Präsentation des IE1-Peptids zu jedem untersuchten Zeitpunkt nach Infektion vollständig unterdrückt. Die Präsentation des pp65-Peptids hingegen war noch bis zu 72 Stunden nach Infektion detektierbar. Diese anhaltende Präsentation wurde dabei durch MHC-Klasse-I-Komplexe hervorgerufen, die trotz der Expression der US2-US11-Region an die Zelloberfläche transportiert wurden. Anhand des pp65 konnte somit erstmals gezeigt werden, dass die Immunevasion von HCMV Bildung und Transport bestimmter MHC-Klasse-I-Peptid-Komplexe zwar beeinträchtigen, jedoch nicht vollständig blockieren kann. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Präsentation von IE1-Peptiden durch das Vorhandensein des pp65-Proteins nicht beeinflusst wurde. Damit konnten aus der Literatur bekannte Daten anderer widerlegt werden. Mit Hilfe einer weiteren Virusmutante konnte schließlich gezeigt werden, das die Expression eines der Immunevasine, des gpUS11, hinreichend ist, die IE1-Präsentation vollständig zu unterdrücken, jedoch keinerlei messbaren Einfluss auf die Präsentation von pp65 ausübt. Die vorliegende Arbeit hat wichtige Erkenntnisse erbracht, die die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zur Aufklärung der Bedeutung der einzelnen Immunevasionsgene für die Präsentation viraler Antigene im Rahmen der Virusinfektion darstellen.

Bedeutung der viralen IE4-Region für die Genexpression und Replikation des humanen Cytomegalovirus

Das humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein fakultativ-pathogener Erreger, der bei Patienten mit geschwächter oder unausgereifter Immunabwehr schwerwiegende Erkrankungen hervorrufen kann. Wie alle Herpesviren zeigt das HCMV eine streng koordinierte Expression viraler Gene, die in eine „sehr frühe-“ (IE), „frühe “ (E) und „späte-“ (L) Phase unterteilt werden kann. Die Produkte der IE-Gene IE1 und IE2 sind für die Expression der frühen Gene und somit für die Initiation der viralen DNA-Replikation entscheidend. Sie greifen gleichzeitig in den zellulären Stoffwechsel ein und schaffen damit optimale Vorraussetzungen für die virale Vermehrung. Zu Beginn dieser Arbeit war bekannt, dass HCMV in lytisch infizierten Zellen ein abundantes IE-Transkript von 5 kb (IE4-RNA) exprimierte, dessen Funktion bislang unklar war. Ältere Publikationen deuteten darauf hin, dass die IE4-Genregion an der Transformation eukaryonter Zellen beteiligt sein könnte. Neuere Arbeiten zeigten, dass es sich bei diesem IE4-Transkript um ein metabolisch stabiles Intron handelt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte zunächst geklärt werden, ob die IE4-Genregion ein Protein kodiert. In der Folge sollten mit viralen Deletionsmutanten Hinweise auf die biologische Funktion des IE4-Bereichs erarbeitet werden. Durch Northern Blot Analysen und cDNA-Klonierungsexperimente konnte eine Reihe neuer Spleiß-Varianten der IE4-RNA identifiziert werden. Durch Sequenzanalysen wurde gezeigt, dass diese Transkripte keine längeren offenen Leserahmen enthalten. Zusammen mit bereits publizierten Erkenntnissen, kann aus diesen Ergebnissen mit hoher Wahrscheinlichkeit geschlossen werden, dass die IE4 Region nicht für ein Protein kodiert. Zur Analyse der biologischen Funktion der IE4-Region wurde das DNA-Genom des HCMV gezielt mutagenisiert. Eine phänotypische Analyse der entsprechenden Viren mittels Reportergen-Tests und quantitativer RealTime RT-PCR zeigte, dass einige der Mutanten eine verringerte Expression früher Gene aufwiesen, die mit einer Beeinträchtigung ihrer Replikationsfähigkeit in Fibroblastenkulturen korrelierte. Dabei war die Ausbildung eines Phänotyps jedoch von dem genetischen Hintergrund des verwendeten viralen Ausgangsstammes abhängig. Auffällig war, dass phänotypische Veränderungen nur bei solchen Mutanten sichtbar wurden, die auf der Grundlage des Laborstammes Ad169 des HCMV generiert worden waren. Die nachfolgende Analyse der Ausgangsstämme ergab deutliche Unterschiede in der IE-Genexpression. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen somit, dass die IE4-RNA mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht für ein Protein kodiert, aber bei limitierender Expression der essentiellen Regulatoren IE1 und IE2 die frühe lytische Genexpression stimuliert. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen die Grundlage für nachfolgende Untersuchungen zur Aufklärung der molekularen Funktion der IE4-RNA im Rahmen der lytischen Infektion des HCMV dar.

Optimierung einer partikulären Cytomegalovirus-Vakzine

Pränatale Infektionen mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) sind die häufigste Ursache frühkindlicher Schädigung, noch vor dem Down-Syndrom oder dem fetalen Alkoholsyndrom. Reaktivierung dieses Herpesvirus ist darüber hinaus als lebensbedrohliche Komplikation in der Transplantationsmedizin gefürchtet. Von Experten wurde daher die Entwicklung einer Vakzine vielfach angemahnt. Trotz unterschiedlicher Ansätze zu ihrer Entwicklung ist bisher jedoch kein Impfstoff verfügbar. Die Verwendung von subviralen Dense Bodies (DB) des Virus als Vakzinegrundlage stellt eine vielversprechende Strategie zur HCMV-Impfstoffentwicklung dar. DB enthalten bereits in ihrer natürlichen Form wichtige Zielantigene der humoralen und zellulären Immunantwort gegen HCMV. Durch gezielte Mutation des 230.000 Basenpaare umfassenden Genoms des HCMV konnte in Vorarbeiten der Beweis erbracht werden, dass DB hinsichtlich ihres antigenen Repertoires optimierbar sind. Allerdings waren Immunogenität und erzielte Ausbeuten noch unbefriedigend. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Ansatz der Verwendung modifizierter DB als Impfstoff-Grundlage weiter zu entwickeln und Erkenntnisse über die für die Partikelbildung entscheidenden molekularen Mechanismen zu erarbeiten. In einem ersten Abschnitt wurde der Ansatz der Modifikation von DB durch Insertion heterologer Peptidantigene in das virale Tegumentprotein pp65 verfeinert. Das pp65 ist die mengenmäßig dominante Komponente von DB. Durch Herstellung und Austestung definierter HCMV Mutanten konnte die Position 175 des pp65 als geeignete Insertionsstelle für virale wie für nicht-virale Antigene identifiziert werden. In einem zweiten Schritt der Arbeit wurde die Rolle des pp65 im Verlauf der viralen Vermehrung und Morphogenese näher untersucht. Grundlage für diese Analysen war eine Virusmutante, die eine dominant-negative Variante des pp65 exprimierte. Vergleichende massenspektrometrische Untersuchungen unter Einbeziehung von pp65-kompetenten und pp65-negativen Virusmutanten zeigten, dass pp65 in der spät-infizierten Zelle mit dem viralen RNA-Exportfaktor pUL69 und der virale Kinase pUL97 komplexiert vorkommt. Das pp65 wurde als Substrat von pUL97 identifiziert. Daneben wurden essentielle Proteine des viralen Replikationsapparates, sowie zelluläre Proteine des RNA-Metabolismus und Transports und virale DNA in diesen Komplexen gefunden. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass pp65 zu späten Zeitpunkten der viralen Infektion zu Stellen viraler DNA rekrutiert wird und dort regulatorisch in posttranskriptionelle Vorgänge von RNA Prozessierung oder RNA Transport eingreift. Die Hypothese, dass pp65 einen regulatorischen Einfluss auf die RNA-Exportfunktion von pUL69 nimmt, liegt nahe und ist nun in weiteren Analysen prüfbar.

Immunevasive Strategien des Humanen Cytomegalovirus : Einfluss des Tegumentproteins pp71 und des Immunevasins gpUS3 auf die MHC-Klasse-I-Antigenpräsentation infizierter Zellen

Bei Menschen mit unreifem oder geschwächtem Immunsystem kann eine Infektion mit dem Humanen Cytomegalovirus (HCMV) zu schweren Erkrankungen führen. Hingegen kontrolliert das Immunsystem bei Gesunden die HCMV-Infektion fast vollständig. Wichtige Effektoren hierbei sind CD8-positive zytotoxische T-Zellen (CTLs). Um dieser Kontrolle entgegenzuwirken, exprimiert HCMV die als Immunevasine bekannten Proteine gpUS2, gpUS3, gpUS6 und gpUS11. Sie greifen an unterschiedlichen Stellen in die MHC-Klasse-I (MHC-I)-vermittelte Antigenpräsentation ein und schützen so infizierte Zellen vor der Erkennung durch CTLs. Zusätzlich waren auch den Tegumentproteinen pp65 und pp71 immunevasive Funktionen zugeschrieben worden, wobei jedoch über diese Funktionen bisher nur wenig bekannt war. Daher sollte im ersten Teil der vorliegenden Arbeit die Beteiligung von pp71 an der MHC-I-Immunevasion von HCMV-infizierten humanen Fibroblasten untersucht werden. Zu diesem Zweck wurden HCMV-Mutanten eingesetzt, die pp71 verstärkt exprimierten. Entgegen der postulierten immunevasiven Rolle von pp71 konnte zu keinem Zeitpunkt der Infektion ein inhibierender Effekt von pp71 auf die Antigenpräsentation infizierter Fibroblasten festgestellt werden. Sehr früh nach Infektion war sogar eine pp71-vermittelte Steigerung der Präsentation des HCMV-Proteins IE1 zu beobachten. Um zu prüfen, ob es auch während einer natürlichen Infektion zu einer Erhöhung der pp71-Expression und den damit verbundenen Effekten kommen kann, wurde untersucht, ob die Expression von pp71 durch Zellstress induzierbar ist. Dies erschien möglich, da der Leserahmen für pp71 von einer bizistronischen mRNA kodiert wird. Über die Erzeugung von Zellstress durch Serumentzug konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Expression des wichtigen viralen Transaktivators pp71 abhängig vom physiologischen Zustand der infizierten Zellen reguliert wird. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle des Immunevasins gpUS3 näher beleuchtet werden. Sein Wirkmechanismus war, wie die Mechanismen der drei anderen Immunevasine gpUS2, gpUS6 und gpUS11, bereits ausführlicher untersucht worden. Der individuelle Beitrag von gpUS3 zur MHC-I-Immunevasion in infizierten Zellen sowie ein mögliches Zusammenspiel mit den anderen Immunevasinen waren hingegen noch zu erforschen. Hierzu wurden HCMV-Mutanten eingesetzt, die keines oder nur eines der Immunevasine exprimierten. Mit ihrer Hilfe konnte gezeigt werden, dass gpUS3 sehr früh nach Infektion überraschenderweise die Immunevasion in infizierten Fibroblasten behindert. Zu späteren Infektionszeitpunkten war dagegen ein immunevasiver Effekt von gpUS3 in Form einer Kooperation mit jeweils einem der drei anderen Immunevasine festzustellen. Aus diesen Ergebnissen ergibt sich die neue Hypothese, dass die Hauptaufgabe von gpUS3 im Rahmen der HCMV-Immunevasion in der Regulation der Funktionen der übrigen Immunevasine liegt.