TY  - THES
A1  - Altrock, Stefanie
T1  - Genetische Organisation und Transkription eines Virulenz-assoziierten, instabilen Chromosomenabschnitts von Listeria ivanovii
T1  - Genetic organisation and transcription of a virulence-associated, instable chromosomal region of Listeria ivanovii
N2  - Unter den sechs Arten der Gattung Listeria finden sich nur zwei pathogene Spezies. L. monocytogenes ist pathogen für Mensch und Tier, L. ivanovii nur tierpathogen. Beide Arten besitzen ein Virulenzgencluster, das auch als Pathogenitätsinsel LIPI-1 bezeichnet wird. Pathogenitätsinseln (PAIs) sind bei gram-negativen Bakterien weit verbreitet, wurden bei gram-positiven Pathogenen bisher jedoch nur selten beschrieben. In L. ivanovii wurde nun ein weiterer Virulenz-assoziierter, instabiler Chromosomenabschnitt entdeckt, der in einem Teilbereich Eigenschaften einer Pathogenitätsinsel besitzt. Ausgehend von einem spontanen, aber reproduzierbaren Deletionsereignis eines großen Genomabschnitts, der einige schon bekannte Virulenz-assoziierte Gene umfasst (i-inlE, i-inlF, smcL), wurden in Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern an der "Universidad Complutense de Madrid", insbesondere mit G. Domínguez-Bernal die komplette deletierte Region sowie flankierende Genombereiche genauer analysiert. Im Rahmen dieser Arbeit konnten rechts von dem bereits charakterisierten Gen smcL 13 neue Open Reading Frames (ORFs) bzw. Gene (ydeI, rnaH, norA) von L. ivanovii identifiziert werden, die größtenteils in der Deletionsmutante L. ivanovii GD-3 deletiert waren. Für die meisten Open Reading Frames konnten Homologien zu ORFs in den Genomsequenzen von L. monocytogenes und der apathogenen Art L. innocua gefunden werden. Eigene experimentelle Analysen zeigten zudem, dass diese ORFs in ähnlicher Anordnung auch in den apathogenen Arten L. seeligeri und L. welshimeri vorhanden sind, was wahrscheinlich macht, dass sie nicht an der Virulenz von Listerien beteiligt sind. G. Domínguez-Bernal fand im links von smcL liegenden Bereich eine Reihe neuer Internalingene, die alle spezifisch für L. ivanovii sind. Für die Gene i-inlE, i-inlF und smcL ist bereits bekannt, dass diese Virulenz-assoziiert sind. Dies führte zur Definition einer neuen, LIPI-2 genannten Pathogenitätsinsel in L. ivanovii, die außer smcL und i-inlFE alle neu gefundenen Internalingene umfasst. In dieser Arbeit durchgeführte Untersuchungen der LIPI-2 flankierenden Bereiche zeigten, dass diese in L. monocytogenes und auch den apathogenen Arten L. innocua, L. seeligeri und L. welshimeri bemerkenswert konserviert sind. Durch Transkriptionsuntersuchungen mittels RT-PCR wurde die Expression der neu identifizierten Gene analysiert. Hierbei wurden verschiedene Kulturbedingungen untersucht sowie die Transkription nach Infektion mehrerer Zelllinien bestimmt. Bei der Sequenzanalyse wurde für fast alle Internalingene eine PrfA-Box identifiziert und es bestätigte sich in dieser Arbeit, dass die meisten der Internalingene PrfA-abhängig exprimiert werden. Allerdings wiesen die einzelnen Gene kein einheitliches Transkriptionsprofil unter verschiedenen in vitro-Bedingungen auf. Eine Analyse der Genexpression nach Infektion verschiedener Zelllinien zeigte schließlich, dass die Internalingene während einer Infektion differentiell transkribiert werden und möglicherweise am Infektionsgeschehen beteiligt sind. Das Expressionsmuster der zu LIPI-2 benachbarten Open Reading Frames bestätigte, dass diese Gene PrfA-unabhängig und unter verschiedenen Bedingungen konstitutiv exprimiert werden. Das Expressionsmuster dieser Gene läßt den Schluss zu, dass sie vermutlich nicht zur Virulenz von L. ivanovii beitragen. Die Untersuchung der Virulenzclustergene in LIPI-1 schließlich zeigte eine deutliche PrfA-Abhängigkeit der Genexpression. Es konnte bestätigt werden, dass deren Transkription unter PrfA-induzierenden Bedingungen verstärkt wird. Zudem fand sich auch nach Infektion eine deutliche Expression dieser Gene.
N2  - Among the six species of Listeria only two are pathogenic. Whereas L. monocytogenes is pathogenic for men and animals, L. ivanovii only causes Listeriosis in animals. Both pathogenic species possess a virulence gene cluster, which is also designated as pathogenicity island LIPI-1. Pathogenicity islands (PAIs) are widespread among gram-negative bacteria, but so far have rarely been described for gram-positive pathogens. In L. ivanovii, an additional virulence-associated unstable part of the chromosome has recently been discovered, parts of which have some characteristics of a pathogenicity island. Starting from a spontaneous but reproducible deletion event of a big part of the genome which carries some known virulence associated genes (i-inlE, i-inlF, smcL), the complete deleted area plus flanking regions were analyzed in co-operation with G. Domínguez-Bernal from the "Universidad Complutense de Madrid". Within this work 13 new open reading frames (ORFs) resp. genes (ydeI, rnaH, norA) on the right side of the smcL gene could be identified in L. ivanovii. Most of them were deleted in the deletion mutant L ivanovii GD-3. Most of the open reading frames show homologies to ORFs also found in the genome sequences of L. monocytogenes and the apathogenic species L. innocua. Own experimental analyses showed, that the genes identified in this work are also present in the apathogenic species L. seeligeri and L. welshimeri. From this it can be concluded that they presumably are not involved in L. ivanovii virulence. G. Domínguez-Bernal discovered several new internalin genes on the left side of the smcL gene. All these genes are specific for L. ivanovii. For i-inlE, i-inlF and smcL it has already been shown that they are virulence associated. This lead to the definition of a new pathogenicity island (LIPI-2) in L. ivanovii, which, in addition to smcL and i-inlFE, comprises all newly found internalin genes. Study of the regions flanking LIPI-2 showed that these are considerably conserved in L. monocytogenes as well as in the apathogenic species L. innocua, L. seeligeri and L. welshimeri. By means of RT-PCR the expression of the new identified genes was analyzed. For this, different culture conditions and transcription after infection of several cell lines were examined. By sequence analysis, a PrfA-box has been identified in front of almost all internalin genes. This work confirmed, that the expression of most internalin genes is PrfA-dependent. However, the transcription pattern was not uniform under different in vitro conditions. Finally, the analysis of gene expression after infection of several cell lines showed, that the internalin genes are transcribed differentially during infection. From this it can be concluded that they may have a role in the infection process. The expression pattern of the open reading frames flanking LIPI-2 confirmed, that these genes are transcribed PrfA independently and constitutively in vitro. This suggests that they do not contribute to virulence of L. ivanovii. Examination of the virulence cluster genes finally showed, that there is a strong PrfA dependency in gene expression. It could be confirmed, that the transcription of these genes is increased under PrfA inducing conditions. In addition, after infection also a strong expression could be detected.
KW  - Listeria ivanovii
KW  - Virulenz
KW  - Molekulargenetik
KW  - Listeria
KW  - Listeria ivanovii
KW  - LIPI-2
KW  - Pathogenitätsinsel
KW  - Internaline
KW  - ydeI
KW  - rnaH
KW  - norA
KW  - Genexpression
KW  - Listeria
KW  - Listeria ivanovii
KW  - LIPI-2
KW  - pathogenicity island
KW  - internalins
KW  - ydeI
KW  - rnaH
KW  - norA
KW  - gene expression
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3303
ER  - 
TY  - THES
A1  - Möller, Kerstin
T1  - Die Bedeutung von Mutationen im Hämagglutinin des Masernvirus für Neurovirulenz und Antikörpererkennung
T1  - The role of mutations in the hemagglutinin of measles virus for neurovirulence and antibody recognition
N2  - Masernvirus (MV) ist ein negativ-strängiges RNA-Virus, das im Menschen und im Nagermodell zu akuten und subakuten Enzephalitiden führen kann. Es wurde beschrieben, dass bestimmte Antikörperescape-Mutanten des MV neurovirulent, andere nicht neurovirulent sind (Liebert et al., 1994). Mit Hilfe von rekombinanten Masernviren, konnte ich diejenigen Aminosäuren charakterisieren, die einerseits für die Bindung monoklonaler, neutralisierender anti-MV-H-Antikörper (K29, K71, Nc32 und L77) und andererseits für die Neurovirulenz verantwortlich sind. Bei den rekombinanten MV wurde das von Duprex et al. (1999) als Neurovirulenz vermittelnd beschriebene H-Gen des nagerhirnadaptierten neurovirulenten CAM/RB-Stammes in das Grundgerüst des nicht neurovirulenten Edtag (molekularer Klon des Vakzinestammes Edm) kloniert. Über gerichtete Mutagenese wurden die jeweiligen Mutationen in dieses CAM/RB H-Gen eingefügt. Mittels der FACS-Analyse konnten die Aminosäureänderungen identifiziert werden, die für die Bindung der jeweiligen Antikörper verantwortlich sind. Sie befinden sich nach einem Strukturmodell der H-Proteine (Langedijk et al., 1997) im Membran-distalen Teil, den so genannten Propellern. Im Einzelnen sind folgende Aminosäureänderungen im Hämagglutinin-Protein für den Escape verantwortlich: L77 – 377 Arg -> Gln und 378 Met -> Lys; Nc32 – 388 Gly -> Ser; K71 – 492 Glu -> Lys und 550 Ser -> Pro; K29 – 535 Glu -> Gly. Es konnte ferner gezeigt werden, dass die beiden Aminosäureveränderungen an den Positionen 195 und 200 gemeinsam für die Neurovirulenz verantwortlich sind und nicht assoziiert sind mit den Mutationen für den Antikörperescape. Der Aminosäureaustausch an Position 200 bei neurovirulenten Viren führt zum Verlust einer benutzten Glykosylierungsstelle. Diese Mutation ist jedoch nicht alleine für das unterschiedliche Neurovirulenzverhalten der Viren verantwortlich, sondern es muss gleichzeitig der Austausch an Position 195 vorhanden sein, der eine positive Ladung im H-Molekül entfernt. Diese beiden Mutationen sind nach dem Strukturmodell nach Langedijk im Stamm2-Bereich angesiedelt. Sind im H-Protein an Stelle 195 und 200 die Aminosäuren Gly und Ser vorhanden, so findet im Gehirn neugeborener Lewis-Ratten eine verstärkte Virusvermehrung und Ausbreitung statt, die die akute Enzephalitis mit Expression typischer proinflammatorischer Zytokine zur Folge hat. Werden an Stelle 195 und 200 die Aminosäuren Arg und Asn exprimiert, so ist der Verlauf der Infektion inapparent. In dieser Arbeit wurde auch ein Zellkultursystem gemischter Hirnzellen neugeborener Lewis-Ratten etabliert, das die Unterschiede der Virusausbreitung in vivo reflektiert und mit dem weitere Untersuchungen zum Mechanismus der Neurovirulenz durchgeführt werden könnten. Anhand der durchgeführten Untersuchungen mit Ratten des CD46 transgenen Lewis-Modells konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit des Rezeptors CD46 das Virulenzverhalten der getesteten Viren nicht beeinflusst. Weder mit dem Vakzinestamm Edm noch mit einem nicht an Nager adaptierten Wildtypstamm, konnte nach intracerebraler Injektion eine akute Enzephalitis induziert werden. Die Untersuchungen zeigen, dass die Neurovirulenz des an Nager-adaptierte MV-Stammes CAM/RB essentiell von den Aminosäuren Gly und Ser an Position 195 und 200 im H-Protein abhängt und nicht durch die transgene Expression zellulärer Rezeptoren für MV vermittelt werden kann.
N2  - Measles virus (MV) is a negative stranded RNA-virus, which may lead to acute and subacute encephalitis in men and experimentally also in rodents. It has been described that certain antibody escape mutants of MV are neurovirulent, whereas others are non-virulent (Liebert et al., 1994). Here I determined with the help of recombinant MV the amino acids which are responsible for the binding of neutralizing monoclonal anti MV-H-antibodies (K29, K71, Nc32 and L77) or for neurovirulence of MV. The H-gene of the rodent brain adapted strain CAM/RB which was described for determining neurovirulence by Duprex et al. (1999) was introduced into the non-neurovirulent backbone of Edtag, which is the molecular clone of the vaccine strain Edm. The respective mutations were introduced by site directed mutagenesis. In FACS-analysis I could determine the amino acid changes which are responsible for the binding of the anti H-antibodies. In a structural model for MV-H (Langedijk et al., 1997) this amino acids reside in the membrane distal part of the molecule - the so called propeller. The following amino acid changes in the hemagglutinin protein are responsible for the antibody escape: L77 – 377 Arg -> Gln und 378 Met -> Lys; Nc32 – 388 Gly -> Ser; K71 – 492 Glu -> Lys und 550 Ser -> Pro; K29 – 535 Glu -> Gly. In addition I found that the combined amino acid changes at positions 195 and 200 are responsible for neurovirulence but are not associated with the antibody escape. The amino acid change at position 200 leads to the loss of a used glycosylation site in neurovirulent strains. The mutation at position 200 is not alone responsible for the neurovirulence but requires the second associated mutation at position 195, which deletes an additional positive charge in the H-protein. These two mutations which are responsible for the neurovirulence reside in the stem2 region of the structural model according to Langedijk. If in the H-protein the amino acids at position 195 and 200 are Gly and Ser, the virus multiplication and spread is enhanced in the brain of newborn Lewis-rats and causes an acute encephalitis with expression of typical proinflammatory cytokines. If at position 195 and 200 the amino acids Arg and Asn are present, the infection stays inapparent. I could also establish a cell culture system of mixed primary rat brain cells, which reflects the difference in the viral spread in vivo and which may be to used further to investigate the mechanisms responsible for neurovirulence. Results obtained with CD46 transgenic Lewis-rats showed that the presence of the MV receptor CD46 does not influence the virulence of the tested strains. Neither the vaccine strain nor a wildtype strain not adapted to rodents could induce acute encephalitis after intracerebral injection. These findings suggest that the neurovirulence of the rodent-brain adapted MV-strain CAM/RB depends essentially on amino acids Gly and Ser at positions 195 and 200 in the H-protein, and cannot be mediated by the transgenic expression of cellular receptors for MV.
KW  - Mutation
KW  - Masernvirus
KW  - Encephalitis
KW  - Virulenz
KW  - Masern
KW  - Neurovirulenz
KW  - Antikörperescape
KW  - Hämagglutinin
KW  - Mutationen
KW  - measles
KW  - neurovirulence
KW  - antibodyescape
KW  - hemagglutinin
KW  - mutations
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-852
ER  -