Recombinant hepatitis C virus-envelope protein 2 interactions with low-density lipoprotein/CD81 receptors

Hepatitis C virus (HCV) envelope protein 2 (E2) is involved in viral binding to host cells. The aim of this work was to produce recombinant E2B and E2Y HCV proteins in Escherichia coli and Pichia pastoris, respectively, and to study their interactions with low-density lipoprotein receptor (LDLr) and CD81 in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and the ECV304 bladder carcinoma cell line. To investigate the effects of human LDL and differences in protein structure (glycosylated or not) on binding efficiency, the recombinant proteins were either associated or not associated with lipoproteins before being assayed. The immunoreactivity of the recombinant proteins was analysed using pooled serum samples that were either positive or negative for hepatitis C. The cells were immunophenotyped by LDLr and CD81 using flow cytometry. Binding and binding inhibition assays were performed in the presence of LDL, foetal bovine serum (FCS) and specific antibodies. The results revealed that binding was reduced in the absence of FCS, but that the addition of human LDL rescued and increased binding capacity. In HUVEC cells, the use of antibodies to block LDLr led to a significant reduction in the binding of E2B and E2Y. CD81 antibodies did not affect E2B and E2Y binding. In ECV304 cells, blocking LDLr and CD81 produced similar effects, but they were not as marked as those that were observed in HUVEC cells. In conclusion, recombinant HCV E2 is dependent on LDL for its ability to bind to LDLr in HUVEC and ECV304 cells. These findings are relevant because E2 acts to anchor HCV to host cells; therefore, high blood levels of LDL could enhance viral infectivity in chronic hepatitis C patients.

Hepatitis B virus genotypes from European origin explains the high endemicity found in some areas from southern Brazil

Southern Brazil is considered an area of low Hepatitis B endemicity, but some areas of higher endemicity have been described in the Southwest of Parana and Santa Catarina states. The aim of this study was to evaluate viral genotypes circulating throughout Parana state. PCR amplification and partial sequencing of the S gene was carried out in 228 samples from HBsAg positive candidate blood donors. Samples have been collected in seven different counties (Cascavel, Curitiba, Foz do Iguacu, Francisco Beltrao, Matinga Londrina and Paranagua). The most common HBV genotype in Parana state was D (82.9%; 189/228), followed by A (14.1%; 32/228). Genotypes F (1.3%; 3/228), C (1.3%; 3/228) and H (0.4%; 1/228) were also found. Distribution of genotypes was different in the studied counties, but genotype D was the most frequent in all of them. In Francisco Beltrao, all studied samples belonged to genotype D. The high prevalence of HBV genotype Din South of Brazil is explained by the intense migration of settlers from Europeans countries. Subgenotypes A1 and A2 were identified circulating in all cities where HBV/A was found. As observed in other areas of Brazil, HBV/A1 is more frequent than the HBV/A2 in Parana state and its presence was significantly larger in black and mulatto individuals. Genotype C was found only in individuals with Asian ancestry from Londrina and Maringa. Most HBV/F sequences identified in this study were classified as subgenotype F2a that was previously described in Brazil. The sole case of subgenotype F4 was from Foz do Iguacu city, near to Northern Argentina, where F4 is highly prevalent. The single genotype H sample was from Curitiba. This is the first case of this genotype described in Brazil. Further studies should be carried out to determine if more genotype H samples can be found in other populations from Brazil. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Upregulation of soluble and membrane-bound human leukocyte antigen G expression is primarily observed in the milder histopathological stages of chronic hepatitis C virus infection

Chronic hepatitis C virus (HCV) infection is a worldwide health problem that may evolve to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Incompletely understood immune system mechanisms have been associated with impaired viral clearance. The nonclassical class I human leukocyte antigen G (HLA-G) molecule may downregulate immune system cell functions exhibiting well-recognized tolerogenic properties. HCV genotype was analyzed in chronic HCV-infected patients. Because HLA-G expression may be induced by certain viruses, we evaluated the presence of HLA-G in the liver microenvironment obtained from 89 biopsies of patients harboring chronic HCV infection and stratified according to clinical and histopathological features. Overall, data indicated that HCV genotype 1 was predominant, especially subgenotype 1a, with a prevalence of 87%. HLA-G expression was observed in 45(51%) liver specimens, and it was more frequent in milder stages of chronic hepatitis (67.4%) than in moderate (27.8%; p = 0.009) and severe (36.0%; p = 0.021) stages of the disease. Altogether, these results suggest that the expression of HLA-G in the context of HCV is a complex process modulated by many factors, which may contribute to an immunologic environment favoring viral persistence. However, because the milder forms predominantly expressed HLA-G, a protective role of this molecule may not be excluded. (C) 2012 American Society for Histocompatibility and Immunogenetics. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Analysis of Hepatitis C Virus Intrahost Diversity across the Coding Region by Ultradeep Pyrosequencing

Hepatitis C virus (HCV) is the leading cause of liver disease worldwide. In this study, we analyzed four treatment-naive patients infected with subtype 1a and performed Roche/454 pyrosequencing across the coding region. We report the presence of low-level drug resistance mutations that would most likely have been missed using conventional sequencing methods. The approach described here is broadly applicable to studies of viral diversity and could help to improve the efficacy of direct-acting antiviral agents (DAA) in the treatment of HCV-infected patients.

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.

Distribution of hepatitis c virus (hcv) genotypes in patients with chronic infection from Rondônia, Brazil

Abstract Background Hepatitis C virus (HCV) is an important human pathogen affecting around 3% of the human population. In Brazil, it is estimated that there are approximately 2 to 3 million HCV chronic carriers. There are few reports of HCV prevalence in Rondônia State (RO), but it was estimated in 9.7% from 1999 to 2005. The aim of this study was to characterize HCV genotypes in 58 chronic HCV infected patients from Porto Velho, Rondônia (RO), Brazil. Methods A fragment of 380 bp of NS5B region was amplified by nested PCR for genotyping analysis. Viral sequences were characterized by phylogenetic analysis using reference sequences obtained from the GenBank (n = 173). Sequences were aligned using Muscle software and edited in the SE-AL software. Phylogenetic analyses were conducted using Bayesian Markov chain Monte Carlo simulation (MCMC) to obtain the MCC tree using BEAST v.1.5.3. Results From 58 anti-HCV positive samples, 22 were positive to the NS5B fragment and successfully sequenced. Genotype 1b was the most prevalent in this population (50%), followed by 1a (27.2%), 2b (13.6%) and 3a (9.0%). Conclusions This study is the first report of HCV genotypes from Rondônia State and subtype 1b was found to be the most prevalent. This subtype is mostly found among people who have a previous history of blood transfusion but more detailed studies with a larger number of patients are necessary to understand the HCV dynamics in the population of Rondônia State, Brazil.

Structural studies of Helicase NS3 variants from Hepatitis C virus genotype 3 in virological sustained responder and non-responder patients

Abstract Background About 130 million people are infected with the hepatitis C virus (HCV) worldwide, but effective treatment options are not yet available. One of the most promising targets for antiviral therapy is nonstructural protein 3 (NS3). To identify possible changes in the structure of NS3 associated with virological sustained response or non-response of patients, a model was constructed for each helicase NS3 protein coding sequence. From this, the goal was to verify the interaction between helicases variants and their ligands. Findings Evidence was found that the NS3 helicase portion of non-responder patients contained substitutions in its ATP and RNA binding sites. K210E substitution can cause an imbalance in the distribution of loads, leading to a decrease in the number of ligations between the essential amino acids required for the hydrolysis of ATP. W501R substitution causes an imbalance in the distribution of loads, leading and forcing the RNA to interact with the amino acid Thr269, but not preventing binding of ribavirin inhibitor. Conclusions Useful information is provided on the genetic profiling of the HCV genotype 3, specifically the coding region of the NS3 protein, improving our understanding of the viral genome and the regions of its protein catalytic site.

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.

Comparative performance evaluation of hepatitis C virus genotyping based on the 5' untranslated region versus partial sequencing of the NS5B region of brazilian patients with chronic hepatitis C

Background Genotyping of hepatitis C virus (HCV) has become an essential tool for prognosis and prediction of treatment duration. The aim of this study was to compare two HCV genotyping methods: reverse hybridization line probe assay (LiPA v.1) and partial sequencing of the NS5B region. Methods Plasma of 171 patients with chronic hepatitis C were screened using both a commercial method (LiPA HCV Versant, Siemens, Tarrytown, NY, USA) and different primers targeting the NS5B region for PCR amplification and sequencing analysis. Results Comparison of the HCV genotyping methods showed no difference in the classification at the genotype level. However, a total of 82/171 samples (47.9%) including misclassification, non-subtypable, discrepant and inconclusive results were not classified by LiPA at the subtype level but could be discriminated by NS5B sequencing. Of these samples, 34 samples of genotype 1a and 6 samples of genotype 1b were classified at the subtype level using sequencing of NS5B. Conclusions Sequence analysis of NS5B for genotyping HCV provides precise genotype and subtype identification and an accurate epidemiological representation of circulating viral strains.

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.

Klonierung und Charakterisierung eines Konsensusgenoms des Hepatitis C Virus als Grundlage der Etablierung eines Zellkultursystems

Das Hepatitis C Virus (HCV) ist der Haupterreger der parenteral übertragenen non-A non-B Hepatitis. Bisher wurde die Erforschung der Replikation und Pathogenese des HCV durch das Fehlen eines effizienten und verläßlichen Zellkultursystems behindert.Virale RNA aus infizierten humanen Leberzellen wurde isoliert und kloniert. Mit Hilfe eines Vergleichs mehrerer Klone wurde eine isolatspezifische Konsensussequenz bestimmt, auf deren Basis ein Konsensusgenom konstruiert wurde. Mit dem Konsensusgenom als Grundlage wurden subgenomische RNA-Moleküle, sogenannte „selektionierbare Replikons“ hergestellt. Nach Transfektion der Replikons in humane HuH-7 Hepatoma-Zellen konnte gezeigt werden, daß die Replikons autonom und in hohem Maße in den Wirtszellen replizierten.Die Arbeit definiert die Struktur von HCV-Replikons, die in Zellkultur funktionell sind. Damit wird die Basis für ein lange gesuchtes HCV-Zellkultursystem geschaffen, welches das Studium der HCV-Replikation im Detail und die Entwicklung antiviral wirksamer Substanzen ermöglicht.

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.

Therapeutic vaccination for chronic hepatitis B in the Trimera mouse model

Therapeutic vaccination for chronic hepatitis B in the Trimera mouse modelrnRaja Vuyyuru and Wulf O. BöcherrnHepatitis B is a liver disease caused by Hepatitis B virus (HBV). It ranges in severity from a mild illness, lasting a few weeks (acute), to a serious long-term (chronic) illness that can lead either to liver disease or liver cancer. Acute infection is self limiting in most adults, resulting in clearance of virus from blood and liver and the development of lasting immunity. However 5% of acutely infected patients do not resolve primary HBV infection, leading to chronic infection with persistent viral replication in the liver. The strength of the initial antiviral immune response elicited to Hepatitis B determines the subsequent clinical outcome. A strong and broad T cell response leads to spontaneous resolution. Conversely, a weak T cell response favours viral persistence and establishment of chronic disease. While treatments using interferon-alpha or nucleos(t)ide analogues can reduce disease progression, they rarely lead to complete recovery. The lack of a suitable small animal model hampered efforts to understand the mechanisms responsible for immune failure in these chronic patients.rnIn current study we used Trimera mice to study the efficacy of potential vaccine candidates using HBV loaded dendritic cells in HBV chronic infection in vivo. The Trimera mouse model is based on Balb/c mice implanted with SCID mouse bone marrow and human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from HBV patients, and thus contains the immune system of the donor including their HBV associated T cell defect.rnIn our present study, strong HBV specific CD4+ and CD8+ T cell responses were enhanced by therapeutic vaccination in chronic HBV patients. These T cell responses occurred independently of either the course of the disease or the strength of their underlying HBV specific T cell failure. These findings indicate that the Trimera mouse model represents a novel experimental tool for evaluating potential anti-HBV immunotherapeutic agents. This in vivo data indicated that both the HBV specific CD4+ cell and CD8+ responses were elicited in the periphery. These HBV specific T cells proliferated and secreted cytokines upon restimulation in Trimera mice. The observation that these HBV specific T cells are not detectable directly ex vivo indicates that they must be immune tolerant or present at a very low frequency in situ. HBV specific T cell responses were suppressed in Trimera mice under viremic conditions, suggesting that viral factors might be directly involved in tolerizing or silencing antiviral T cell responses. Thus, combination of an effective vaccine with antiviral treatment to reduce viremia might be a more effective therapeutic strategy for the future. Such approaches should be tested in Trimera mice generated in HBV or HBs expressing transgenic mice before conducting clinical trials.rn

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