TY  - THES
A1  - Peters, Katrin
T1  - Mechanismus der Polymerase-Inkorporation in foamyvirale Partikel
T1  - Mechanismus of the Pol Protein-Incorporation into Foamy Virus Particles
N2  - In allen Retroviren, mit Ausnahme der Foamyviren (FV), wird das Pol-Protein als Gag-Pol-Fusionsprotein exprimiert. Dieser Mechanismus sichert die Inkorporation von Pol in das virale Partikel. FV unterscheiden sich in vielen Merkmalen von den Orthoretroviren, unter anderem wird das Pol-Protein von einer eigenen gespleißten mRNA translatiert. Diese von Gag unabhängige Expression führt zu der Frage nach dem Mechanismus der Pol-Inkorporation in foamyvirale Partikel. Unter Nutzung eines transienten FV-Vektor Transfektionssystems, das auf der Kotransfektion von vier separaten Expressionseinheiten zur Produktion von Gag, Pol, Env und einer Vektor-RNA beruht, konnte gezeigt werden, daß (prä)genomische RNA für die effiziente Partikelinkorporation von Pol notwendig ist. Protein-Protein-Interaktionen zwischen Pol und Gag sind deshalb nicht ausreichend für die Bildung vollständiger Viruspartikel. Im nächsten Schritt wurde untersucht, ob es möglich ist spezifische Sequenzen in der Virus-RNA zu identifizieren, die für die Inkorporation des Pol-Proteins essentiell sind. Empririsch wurden bereits zwei cis-aktive Sequenzen (CAS) identifiziert, die, zusammen mit den long terminal repeats (LTR) und benachbarten Sequenzen für die reverse Transkription und Integration, ausreichend für effizienten FV-Vektortransfer sind. Daher müssen RNA-Elemente, die für die Verpackung des Pol-Proteins nötig sind, in diesen beiden CAS liegen. Durch das Einführen von Deletionen und anschließender Analyse der Proteinzusammensetzung und des RNA-Gehaltes von Viruspartikeln, wurden die für die Pol-Inkorporation essentiellen RNA-Sequenzen identifiziert. In dieser Arbeit konnten zwei RNA-Sequenzelemente definiert werden, die für die Partikelinkorporation des Pol-Proteins notwendig sind, diese wurden PES (Pol encapsidation sequences) genannt. Keines der beiden Sequenzelemente hat einen signifikanten Einfluß auf die Verpackung der Vektor-RNA, wohingegen bereits die Deletion einer der PES zu einer signifikanten Reduktion der Pol-Verpackung führt. Eine PES, die möglicherweise nur 30 nt umfaßt, liegt unmittelbar 5’ der PBS (Nukleotide 318-345, relativ zu PFV Transkriptionsstart) und die zweite PES mit einer wahrscheinlichen Länge von 370 nt liegt in der 3’ Region des pol-Gens (Nukleotide 4980-5351). Diese Ergebnisse führen zu einem Model, in dem die (prä)genomische RNA von FV als eine Art Brückenmolekül zwischen Gag und Pol fungiert. Die RNA interagiert auf der einen Seite über die PES mit Pol und auf der anderen Seite mit Gag über die GRI-Box im carboxyterminalen Bereich des Proteins und vermittelt so die Inkorporation des Pol-Proteins in das Gag-Kapsid. Weiterhin wurden die Voraussetzungen auf Proteinebene für die Verpackung des Pol-Proteins untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, daß nur das Pol-Vorläuferprotein und weder die einzelne Reverse Transkriptase- noch die Integrase-Untereinheit in das foamyvirale Partikel verpackt wird. Die enzymatischen Aktivitäten der Protease, der Reversen Transkriptase oder der Integrase des Pol-Proteins sind für die Verpackung jedoch nicht essentiell.
N2  - In all retroviruses with the exception of foamy virus (FV), the Pol protein is expressed as a Gag-Pol precursor, which facilitates Pol incorporation into the viral particle. FVs diverge from orthoretroviruses in many ways. One of it is that the Pol protein is translated from a spliced mRNA independently of Gag. This method of expression raises the question of the mechanism of Pol incorporation into the viral particle. Using a transient FV vector transfection system based on cotransfection of four separate expression units to generate Gag, Pol, Env, and a vector RNA, it is shown that (pre)genomic RNA is required for efficient virion incorporation of Pol. Thus, protein-protein interactions of Pol with Gag are not sufficient to complete particle assembly. It is further investigated whether specific sequences on the RNA which allow for Pol protein incorporation can be identified. Two empirically identified cis-acting sequences (CAS) are, together with the long terminal repeats (LTR) and adjacent sequences required for reverse transcription and integration, sufficient to allow efficient FV vector transfer. Thus, any RNA element required for Pol protein encapsidation must be confined to these two CAS. By introducing deletions into the CAS elements and analyzing the protein compositions and RNA contents of FV particles, the RNA sequence elements required for Pol protein incorporation were identified. It is demonstrated that two distinct sequences in the RNA, which were termed Pol encapsidation sequences (PES), are required to incorporate Pol protein into the FV capsid. Neither element has any significant effect on RNA packaging. However, deletion of either PES resulted in a significant reduction in Pol encapsidation. One PES, which can be as short as 30 nt, is located just 5’ to the PBS (nucleotides 318-345 relative to PFV start of transcription) and another PES of probably 370 nt is located in the 3’ Region of the pol gen (nucleotides 4980-5351). These results lead to a model in which the (pre)genomic RNA serves as a bridging molecule for the interaction of Pol with Gag. On the one hand the RNA interacts with Pol via the PES and on the other hand with Gag via the GRI box in the carboxy terminus of Gag. This way RNA mediates encapsidation of Pol into the viral particle. Furthermore, the requirements on the protein level for encapsidating Pol protein were investigated. It is shown that only the Pol precursor, but not the individual reverse transcriptase or integrase subunits, is incorporated into FV particles. However, the enzymatic activities of the FV Pol protein are not required for encapsidation, at least as far as protease, reverse transcriptase, and integrase activities are concerned.
KW  - Spumaviren
KW  - Polymerasen
KW  - Foamyviren
KW  - Polymerase-Proteine
KW  - Partikelzusammenbau
KW  - Foamyvirus
KW  - Polymerase-Protein
KW  - Particleassembly
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17690
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nowrouzi, Ali
T1  - Molekulare Untersuchungen zur Integration von Foamyviren
T1  - Molecular Analysis of Foamyvirus Integration
N2  - Die Integration der viralen DNA in die des Wirtsgenoms ist ein essentieller Schritt im Lebenszyklus der Retroviren. Das wissenschaftliche Interesse an der Analyse von retroviralen Integrationsmustern ist, vor allem in Hinblick auf die Anwendung von retroviral basierten Vektoren in der somatischen Gentherapie, neu angefacht worden. Entgegen der Annahme, dass die retrovirale Integration dem Zufallsprinzip folgend stattfindet, konnten in den letzten Jahren für verschiedene Genera der Retroviren virusspezifische Integrationsmuster enthüllt werden, die auf eine Bevorzugung von bestimmten chromosomalen Regionen hindeuten, deren Mechanismen noch nicht ausreichend geklärt sind. Für die Sicherheit von therapeutisch anwendbaren Vektoren ist die Analyse von retroviralen Intgerationsmuster daher unerlässlich geworden. Foamyvirus (FV)-basierte Vektoren besitzen ein großes Potential, in der somatischen Gentheraphie ihre Anwendung zu finden, so dass eine Analyse ihrer Integrationsmuster im humanen Genom erforderlich ist. Hierfür wurden humane 293-Zellen mit FV-basierten Vektoren transduziert und mittels inverser PCR 628 FV-Integrationsstellen kloniert, die zur Analyse von verschieden Aspekten des foamyviralen Integrationsmusters im humanen Genom lokalisiert wurden. Als Vergleich und als Kontrolle wurden 141 Murine Leukämie Virus-(MLV)- und 87 Humane Immundefiziens Virus-(HIV)-Integrationsstellen ebenfalls kloniert und analysiert. Im Vergleich zu HIV, welches die Integration in Gene bevorzugt, und MLV, welches eine starke Präferenz zur Integration in regulatorische Bereiche in der Nähe von Transkriptionsstartstellen (TSS) von Genen besitzt, konnten mit den hier ermittelten FV-Daten weder Präferenzen zur Integration in Gene, noch starke Präferenzen für regulatorische Bereiche beobachtet werden. Eine leichte Bevorzugung zur Integration in der Nähe der TSS war zu erkennen, die allerdings deutlich schwächer ausfiel als bei MLV. Weiterhin wurden bei der Betrachtung der Basenzusammensetzungen in der Umgebung der FV-Integrationsstellen statistisch signifikante Präferenzen für bestimmte Basen an bestimmten Positionen beobachtet, die ein schwaches Palindrom bildeten, dessen Symmetrieachse sich im Zentrum der nach der Integration duplizierten zellulären Sequenz sich befand. Eine aktive Teilnahme von mit der viralen Integrase (IN) interagierenden zellulären Proteinen an der retroviralen Integrationsreaktion in vivo und an der Wahl der retroviralen Integrationsstellen ist sehr wahrscheinlich. Solche mit der IN interagierende zelluläre Proteine sind für FV noch unbekannt, so dass hierfür ein experimentelles Testsystem etabliert wurde. Mit Hilfe von humanen Zellen, welche mittels retroviralem Gentransfer stabil C-terminal mit einem FLAG-Peptid fusionierte FV IN-Proteine expremierten, wurden in Pull-down-Experimenten und Maldi-Tof-Massenspektrometrie zwei zelluläre Proteine (NF90 und ADAR1) identifiziert, welche mit dem FV IN-Protein interagieren und aufgrund ihrer Spezifitäten potentzielle Kofaktoren der foamyviralen Integration darstellen könnten. Eine RNAi-basierte Runterregulierung der Expression beider Proteine konnte, aufgrund der essentiellen Rolle beider Proteine an der Regulation der Zellteilung, keine experimentellen Daten liefern, die eine Analyse über die Funktion beider Proteine an der Integrationsreaktion von FV zulassen. Die Funktion beider Proteine muss in biochemischen Versuchen noch evaluiert werden und könnte einen interessanten Einblick in die Wechselwirkungen von FV mit ihrem Wirt liefern. Neben der Identifikation der zwei mit der IN interagierenden zellulären Proteine zeigen die hier präsentierten Daten zusammenfassend, dass das Integrationsmuster der FV sich von MLV und HIV-1 unterscheidet und nahezu dem Zufallsprinzip folgt. Aufgrund der im Vergleich zu MLV deutlich schwächeren Präferenz zur Integration in der Nähe von regulatorischen Bereichen und der im Vergleich von HIV-1 überhaupt nicht vorhandene Bevorzugung zur Integration in Gene stellen FV-basierte Vektoren interessante alternative Vektorsysteme für die somatische Gentheraphie dar.
N2  - The Integration of the viral DNA into the host genome is an essential step in the lifecycle of retroviruses. With respect to the application of retroviral based vectors for somatic gene theraphy the analysis of retroviral integration patterns has gained scientific interest. Contrary to the assumption that the retroviral integration into the host genome occurs by chance virus specific integration patterns have been uncovered in the last few years virus, which suggest that certain chromosomal regions are preferred sites of integration. In regard to the safety assessment of potentially applicable retroviral vectors the analysis of integration patterns has become indispensable. Foamy virus-(FV)-based vectors have evolved to promising alternative vector systems, which have a good capability to be used in clinical gene therapy trials, thus the evaluation of their integration pattern in the human genome is required. To accomplish this, 293 cells were transduced with FV vectors and the integration sites into the cellular genome were determined by a high-throughput method based on inverse PCR. For comparison, a limited number of murine leukemia virus (MLV) and human immunodeficiency virus (HIV) integration sites were analysed in parallel. Altogether, 628 FV, 87 HIV and 141 MLV distinct integration sites were mapped to the human genome. Compared with the integration-site preferences of HIV, which strongly favours active genes, and MLV, which favours integration near transcription-start sites (TSS), our results indicate that FV integration has neither of these preferences. However, once integration has occurred into a transcribed region of the genome, FVs tend to target promoter-close regions, albeit with less preference than MLV. Furthermore, by analysing the base composition surrounding the FV integration sites our study revealed statistical significant preferences for certain bases at certain positions resulting in a palindromic consensus sequence, which was centred on the virus-specific, four-base-duplicated target site. The mechanism which regulate the virus specific integration site selection are up to now not well understood, however cellular Proteins, which interact with the viral integrase (IN) protein, are most likely mediators. Such proteins have so far not been identified and analyzed for FV, thus an experimental test system for the identification of cellular proteins interacting with the FV IN was established. For this purpose human cells stably expressing the FV IN, which was C-terminally fused to the FLAG-peptide where generated via retroviral transduction and used in pull-down-assays. Two cellular proteins where identified (NF90 and ADAR1) which showed interaction with FV IN in pull-down-assays and which because of their specificties constitute potential cofactors of the FV integration in vivo. Using the RNAi approach the down regulation of NF90 and ADAR1 could not provide any experimental data towards their function on FV integration, because both Proteins appeared to have an essential role in the regulation of the cell cycle and a dramatic decrease in cell division was observed after down regulation of both Proteins. The Function of both Proteins needs to be determined by biochemical assays and can potentially reveal interesting insights in the interplay of FV with cellular proteins. In summary, apart from the identification of two cellular proteins, which interact with the FV IN-protein, it is shown that the integration pattern of FVs appears to be unique compared with those of other retroviral genera. On the basis of the weak preferences for FV to integrate near to TSS and the absent preferences for genes, FV-based vectors comprise interesting alternative vector systems.
KW  - Retroviren
KW  - Gentherapie
KW  - Foamyviren
KW  - retrovirale Integrationsmuster
KW  - retrovirale Vektoren
KW  - integration site selection
KW  - retroviral vectors
KW  - Gentheraphy
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25030
ER  - 
TY  - THES
A1  - Thümer, Leonore
T1  - Charakterisierung eines Foamyvirus-Isolats des Klammeraffens - SFVspm - aus der Neuen Welt
T1  - Characterisation of a foamy virus isolate of the spider monkey - SFVspm - from the New World
N2  - Foamyviren gehören zur Familie der Retroviren und sind in vielen verschiedenen Primaten-Spezies prävalent. Auch einzelne Foamyvirus-Infektionen des Menschen sind nach engem Kontakt zu Primaten beschrieben worden. Untersuchungen auf molekularer Ebene lagen bisher nur für Foamyviren der Altweltaffen vor. In der vorliegenden Arbeit wurde die komplette Nukleotidsequenz des Neuweltaffen-Foamyvirus des Klammeraffens (SFVspm) entschlüsselt und molekular charakterisiert. DNA wurde aus SFVspm infizierten Zellen isoliert. Ausgehend von einem 425 bp langen bekannten Abschnitt des Integrase-Gens wurde das foamyvirale Genom mithilfe der Polymerasekettenreaktion in fünf Abschnitten amplifiziert. Die Primer wurden anhand konservierter Sequenzen im SFV-Genom generiert. Die Genomabschnitte des 5’-Endes bis zum Integrase-Gen von SFVspm wurden in Plasmidvektoren kloniert und anschließend sequenziert, die Genomabschnitte vom Integrase-Gen zum 3’-Ende wurden direkt nach der PCR-Amplifikation sequenziert. Die Sequenzen der einzelnen SFVspm-Fragmente wurden zu einem zusammenhängenden Genom zusammengesetzt, wobei die Consensus-Sequenz aus mindestens drei unabhängigen Sequenzierungen pro Nukleotid ermittelt wurde. Anhand von Homologie-Vergleichen konnte das SFVspm mit einer Größe von 12212 bp als komplexes Retrovirus der Unterfamilie der Spumaretrovirinae identifiziert werden. Es besitzt alle konservierten Protein-Domainen, die charakteristisch für Primaten-Foamyviren sind. SFVspm stellt somit das erste vollständig sequenzierte und molekulargenetisch charakterisierte Neuweltaffen-FV dar. Zur Entwicklung eines diagnostischen Tests zum Nachweis einer SFVspm-Infektion wurde ein 765 bp langer Abschnitt des gag-Gens als Antigen exprimiert und ein Antikörper im Kaninchen-Serum generiert. In einem Western Blot zeigte sich für eine Detektion von SFVspm-Gag-Antigen bzw. Anti-SFVspm-Gag eine gute Spezifität und Sensitivität. Die auf Western Blot basierte Methodik wurde schließlich in Kombination mit einer PCR des Integrase-Gens zum Nachweis einer Infektion mit Neuweltaffen-Foamyvirus in Callithrix spp. angewandt. Es wurden Seren und Lymphozyten-DNA zwölf verschiedener Callithrix-Affen, sowie Gewebeproben aus Milz, Leber und Mundschleimhaut untersucht, wobei in keinem Tier eine SFV-Infektion nachgewiesen werden konnte. Da Foamyviren aufgrund ihrer genetischen Stabilität interessante Marker für phylogenetische Untersuchungen sind, wurden anhand der Kenntnis der Genomsequenz von SFVspm und fünf Altweltaffen-FV phylogenetische Stammbäume basierend auf Nukleotid- und Aminosäuresequenzen und der Maximum-Likelihood-Methode gezeichnet und SFVspm evolutionär eingeordnet. SFVspm zeigte sich als das evolutionär divergenteste Foamyvirus aus der Teilordnung der Primaten-Foamyviren. Dies spiegelt die phylogenetische Auftrennung ihrer Wirte, der Altweltaffen und Neuweltaffen, wider und bekräftigt eine gemeinsame Evolution von Foamyviren und ihren Wirten.
N2  - Foamy viruses belong to the family of retroviruses and have been described to be prevalent in a wide variety of primates species with each species harboring a unique specific strain of SFV. Foamyvirus infections have also been described in humans who were in close contact to primates. Up to now molecular analysis has only been reported for old world simian foamy viruses. In this work the complete nucleotide sequence of the new world simian foamy virus from spider monkey (SFVspm) was determined and its molecular structure characterised. DNA was isolated from cells infected with SFVspm. Starting from a 425 bp long known region of the integrase gene, the foamy viral genome was amplified with polymerase chain reaction in five steps. Primers were designed according to relatively conserved regions in the genome of SFV. Genome fragments between the 5'LTR up to the integrase gene were cloned into plasmid vectors and their sequences were elucidated. The 3' end of the genome was determined by direct nucleotide sequencing of the PCR product. Genome assembly was based on at least three independently sequenced nucleotides and led to a SFVspm genome size of 12212 bp. Homology comparisons identifed the SFVspm genome as a complex retrovirus of the Spumaretrovirinae. It contains all conserved protein motifs described to be conserved among simian foamy viruses. SFVspm is the first completely sequenced and characterised new world simian foamy virus. A diagnostic test for the detection of SFVspm infection was developed. A 765 bp long fragment of the gag gene was used for the expression of antigen and a SFVspm Gag antibody was generated by the immunization of rabbits. SFVspm Gag antigen was detected with the sera containing anti-SFVspm Gag in Western Blot analysis with good specificity and sensitivity. Diagnostic tests based on Western Blot and PCR amplication of the integrase gene were performed for the detection of an infection with a New World simian foamy virus in Callithrix. Sera and DNA isolated from lymphocytes of 12 Callithrix, as well as tissue samples of spleen, liver and oral mucosa were tested, but no SFV infection could be detected. Because of their high genetic stability, foamy viruses can be taken as markers for phylogenetic analysis. Phylogenetic trees were created based on the nucleotide and amino acid sequences of SFVspm and five old world simian foamy viruses. SFVspm is the most divergent primate foamy virus known to date. This reflects the long-term phylogenetic separation of old world and new world primate host species– and confirms a co-evolution of foamy viruses and their hosts.
KW  - Foamyviren
KW  - Retroviren
KW  - Neuweltaffen
KW  - Klammeraffen
KW  - foamy virus
KW  - retrovirus
KW  - new world monkeys
KW  - spider monkey
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-48942
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wiktorowicz, Tatiana
T1  - Herstellung eines neuen foamyviralen Vektors durch Einengung der cis-aktiven Sequenzen
T1  - Generation of an improved foamy virus vector by dissection of cis-acting sequences
N2  - Im Vergleich zu anderen Retroviren, zeichnen sich Foamyviren durch eine Reihe von Eigenschaften aus, die sie besonders attraktiv für die Vektorentwicklung und somatische Gentherapie machen. Foamyviren exprimieren ihr Pol Prekursorprotein unabhängig von Gag, d.h. von ihrer eigenen gespleisten mRNA. Zwar ist der genaue Pol-Verpackungsmechanismus von Foamyviren noch nicht vollständig aufgeklärt, frühere Studien zeigten jedoch, dass die prägenomische RNA essentiell für die Pol-Enkapsidierung ist. Zwei Pol-Verpackungssequenzen (PES) wurden identifiziert, welche sich in den cis-aktiven Sequenzen (CAS) der prägenomischen RNA befinden (Heinkelein et al., 1998; Peters et al., 2005). In dieser Arbeit wurde untersucht, ob die PESI und PESII Sequenzen alleine ausreichend für die Pol-Verpackung sind. Zusätzich wurde der Einfluss von verschiedenen Teilen der ca. 2000 nt langen CASII Sequenz auf den Vektortransfer ohne Verlust der Pol-Enkapsidierung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass PESI und PESII alleine nicht ausreichend für die Pol-Verpackung ins foamyvirale Partikel sind. Die Verkürzung des CASII Elements zeigte keinen Effekt auf die Pol-Verpackung und den Vektortransfer. Das Einfügen eines zusätzlichen zentralen Polypurintraktes führte jedoch zur signifikanten Erhöhung der Transduktionseffizienz von FV Vektoren. Diese Ergebnisse führten zur Entwicklung eines neuen foamyviralen Vektors (pTW01), der ca. 850nt kürzer ist als die früher etablierten FV Vektoren, aber immer noch die gleiche Transduktionseffizienz auf Fibroblasten und humanen Stammzellen zeigt. Dieser Vektor mit einer höheren Verpackungskapazität und Sicherheit, eignet sich hervorragend für den Einsatz in gentherapeutischen Studien. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass eine heterologe Verpackung zwischen zwei unterschiedlichen Foamyviren (PFV und SFVmac) zu einem geringen Prozentsatz stattfindet. Als erster Schritt in der Entwickung eines neues Systems für eine einfache und kostengünstige Vektorvirusproduktion wurde gezeigt, dass die Expression der foamyviralen Gag, Pol und Env Proteine in Saccharomyces cerevisiae stattfinden kann.
N2  - Foamy viruses harbor some unique features which make them, compared to other retroviruses, especially attractive for vector development and somatic gene therapy. Foamy viruses express their Pol precursor protein independently of Gag, i.e. from their own spliced mRNA. While the exact mechanism by which Pol is incorporated into the foamy virus particle is still unknown, previous studies have shown that pregenomic RNA is essential for Pol incorporation. Two cis-active sequences (CAS) were identified, within which two essential Pol encapsidation sequences (PES) were mapped (Heinkelein et al., 1998; Peters et al., 2005). Using the prototype foamy virus (PFV) as a model, this work investigated whether the previously identified PESI and PESII sequences in an FV vector are alone sufficient for Pol encapsidation. Additionly, the influence of various parts of the 2000 bp CASII sequence on vector transfer efficiency without the loss of Pol encapsidation was studied. The obtained results indicate that the PESI and PESII alone are not sufficient for Pol incorporation into a foamy virus particle. The truncation of the CASII element has no effect on Pol incorporation and vector transfer. However, if an additional central poly purine tract is generated into a foamy virus vector, it significantly increases the FV vector transduction rate. These results led to a generation of an improved foamy virus vector (pTW01), about 850 bp shorter than the previously established vectors, yet still as effective in transducing fibroblasts and primary human cells. These data add to the packaging limit of the PFV vectors for gene therapy, as well as to the safety of these vectors. In addition to these findings, it was shown that the cross-packaging between two different foamy viruses (PFV and SFVmac) takes place very rarely. Finally, as a first step in finding a new low-cost possibility to produce large amounts of vector viruses, it was shown that an expression of the three foamy virus proteins: Gag, Pol and Env can take place in Saccharomyces cerevisiae.
KW  - Gentheraphie
KW  - Foamyviren
KW  - Retroviraler Vektor
KW  - Gentherapie
KW  - Foamyviren
KW  - Gene therapy
KW  - foamy virus
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-40008
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spannaus, Ralf
T1  - Regulation der foamyviralen Proteaseaktivität
T1  - Regulation of the foamy viral Protease Activity
N2  - Alle Retroviren prozessieren ihre Pol- und Strukturproteine mit Hilfe der viralen Protease. In dieser Arbeit wurden zentrale Mechanismen der Regulation der foamyviralen Protease untersucht und charakterisiert. Dazu wurde eine chromatographische Virusreinigungsmethode entwickelt und die relative Pol- und Env-Enkapsidierung bestimmt. Foamyviren enthalten weniger Pol als andere Retroviren aber deutlich mehr Env als humane Immunodefizienzviren. Die Pol-Inkorporation könnte durch die limitierte Prozessierung mit nur einer einzigen Schnittstelle in Gag und Pol kompensiert werden. Deshalb wurde untersucht, ob die foamyvirale Protease ein beschränktes Schnittstellenrepertoire aufweist. In Zellkulturen sind die Schnitt-stellenpositionen P2’ und P2 auf die Aminosäurereste Valin und Valin/Asparagin beschränkt. Demnach hat die foamyvirale Protease ein eingeschränkteres Schnittstellenrepertoire als die Protease des humanen Immunodefizienzvirus. Weiterhin wurde hier gezeigt, dass die vollständige reverse Transkription die Prozessierung von Gag voraussetzt und Proteaseaktivität-defiziente oder Gag-Schnittstellen-defiziente Viren keine vollständige cDNA bilden können. Demnach kompensieren Foamyviren die niedrige Proteasekonzentration, indem sie sicherstellen, dass die reverse Transkription erst nach der Gag-Maturation vollendet werden kann. 
Weiterhin wird bei humanen Immunodefizienzviren durch die Gag-Maturation die essenzielle Mobilität der wenigen Env-Trimere auf der Hüllmembran getriggert. Die erstmals in dieser Arbeit bei Foamyviren quantifizierte Env-Menge  ergab, dass Foamyviren 28 mal mehr Env- pro Gag-Molekül als humane Immunodefizienzviren besitzen. Wahrscheinlich dient dieser hohe Env-Gehalt der Kompensation der eingeschränkten Env-Mobilität, die durch die limitierte Gag-Prozessierung an nur einer carboxyterminalen Schnittstelle verursacht wird.
Da für die Aktivierung der foamyviralen Protease virale Ribonukleinsäure benötigt wird, wurde untersucht, welche Pol-Domänen für die Aktivierung der Protease benötigt werden. Im Gegensatz zur Integrase, deren Deletion in reduzierter Proteaseaktivität resultierte, war die funktionelle RNaseH-Domäne essenziell für die Gag-Prozessierung. Die Substitution der  foamyviralen RNaseH durch RNaseH-Domänen von anderen Retroviren resultierte in genomunabhängiger Proteaseaktivität in Zellen und genomabhängiger Proteaseaktivität in den rekombinanten Viren. Demnach scheint die dimerstabilisierende Funktion der RNaseH durch direkte Protein-Protein-Interaktion oder durch unspezifische RNA-Bindung verursacht zu werden.
N2  - Retroviral Pol and structural proteins are processed by the viral protease. Here, central mechanisms of the foamy viral protease regulation were investigated and characterized. For determination of the relative Pol and Env encapsidation a novel chromatographic purification method was developed. In comparison with human immunodeficiency viruses, foamy viruses encapsidate less Pol but significantly more Env. Foamy viruses might compensate these low Pol amount by limiting Gag and Pol processing to a single cleavage site. I sought to investigate, whether a limited cleavage site repertoire of foamy viral protease might be a consequence of this restriction. In cell culture positions P2’ and P2 within the cleavage sites are invariant and restricted to valine and valine/asparagine, supporting the conclusion that foamy viral protease cleavage at more specific sites than its human immunodeficiency viral counterpart. Secondly, I could show that complete foamy viral reverse transcription is dependent on Gag maturation, since viruses deficient in protease activity or with an inactive Gag cleavage site were incapable of producing cDNA beyond the first strong stop. Thus, low protease encapsidation is compensated by a delay of the reverse transcription until sufficient Gag maturation occurred. 
The human immunodeficiency viral Gag processing triggers the mobility of the few Env trimmers on the viral membrane. This Env clustering was shown to be essential for infectivity. Here, foamy viral Env was quantified and found that foamy viruses incorporate 28 times more Env per Gag molecule than the human immunodeficiency viruses. It seems to be likely that these higher Env amounts are required to compensate for the lack of Env mobility due to the restricted Gag processing at a single site at the carboxyl terminus.  
The dimerization and activation of the foamy viral protease depends on the binding of viral RNA and protein-protein interactions. Since the protease is active in the Pol and in the PRRT context the Pol domains essential for protease activity were mapped. While deletion of the integrase in context of recombinant viruses resulted in reduced protease activity further deletion of the RNase H domains abolished protease function. Substituting the RNase H domain with the RNase H of other retroviruses could restore protease activity even in the absence of viral RNA in cells , but not in viruses. Thus, the RNase H domains serve as protein-protein interaction domain or might dimerize the PRRT domains by binding to unspecific RNA.
KW  - Spumaviren
KW  - Proteasen
KW  - Regulation
KW  - Reverse Transkriptase
KW  - Enzymaktivierung
KW  - Protease
KW  - protease
KW  - Foamyviren
KW  - foamy viruses
KW  - Regulation
KW  - regulation
KW  - reverse Transkription
KW  - reverse transcription
KW  - Proteaseaktivität
KW  - protease activity
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-113401
ER  -