TY  - THES
A1  - Chithelen, Janice
T1  - Targeting viral and host factors to optimize anti-measles virus therapy
T1  - Zielgerichtete Hemmung von Virus- und Wirtsfaktoren zur Optimierung der Anti-Masern-Virus-Therapie
N2  - Measles is an ancient disease with historical records as early as the 9th century.
Extensive study as well as advances in scientific knowledge of virology have led to
identification of the viral pathogen and subsequent development of an effective vaccine
leading to global efforts towards measles elimination. In 2018, around 140,000 deaths were
reported due to measles with incomplete vaccine coverage being one of the leading causes
of resurgence. Measles is highly contagious and often regarded as a childhood illness.
However, measles is associated with a number of complications and persistent infections
like subacute sclerosing panencephalitis (SSPE), which have brought into focus the need
for specific anti-viral therapies.
The aim of this study was to target host and viral factors to optimize anti-measles virus
therapy. Our approach was to test a panel of compounds known to inhibit host cell
functions or viral factors for their antiviral effect on measles replication. Primary human
lymphocytes, persistently infected NT2 cells and post-mitotic neurons were used as in vitro
model systems of acute, persistent and neuronal infection respectively to test the inhibitors.
Using the inhibitors Ceranib-2 and SKI-II to target the sphingolipid metabolism enzymes
acid ceramidase and sphingosine kinase in infected human primary lymphocytes, we
observed a decreased protein translational capacity mediated by mTORC1, EIF4E and
ribosomal protein S6 phosphorylation that probably contributes to the antiviral effect. In
the persistently infected neural NT2 cells and post-mitotic neurons derived from LUHMES
cells, we observed effective infection inhibition and viral clearance upon treatment with a
small non-nucleoside inhibitor (ERDRP-0519) specifically targeting the Morbillivirus
large polymerase. Other inhibitors such as Ribavirin and Favipiravir were less effective. To
conclude, 1) we identified a mTOR associated protein translation axis associated with the
sphingolipid metabolism, which affects measles virus replication and 2) In vitro
persistently infected neuronal and post-mitotic neuron models were successfully used as a
rapid method to test antivirals against measles virus.
N2  - Masern sind eine uralte Krankheit, die bereits im 9. Jahrhundert historisch belegt ist. Umfangreiche Studien und Fortschritte in der Virologie haben die Identifizierung des viralen Erregers und anschließende Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs ermöglicht, was zu weltweiten Bemühungen um die Eliminierung der Masern geführt hat. Im Jahr 2018 wurden rund 140.000 Todesfälle aufgrund von Masern gemeldet, wobei die unvollständige Durchimpfungsrate eine der Hauptursachen für das Wiederauftreten der Krankheit ist. Masern sind hoch ansteckend und werden oft als Kinderkrankheit betrachtet. Die Erkrankung ist jedoch assoziiert mit einer Reihe Komplikationen und persistierenden Infektionen wie die subakute sklerosierende Panenzephalitis (SSPE), was den Bedarf nach spezifischen antiviralen Therapien in den Focus gebracht hat.
Ziel dieser Studie war es, zelluläre und virale Faktoren ins Visier zu nehmen, um die Therapie gegen das Masernvirus zu optimieren. Unser Ansatz bestand darin, eine Reihe von Substanzen, die bekanntermaßen Wirtsfunktionen oder virale Faktoren hemmen, auf ihre antivirale Wirkung auf die Masernreplikation zu testen. Primäre menschliche Lymphozyten, persistierend infizierte NT2-Zellen und post-mitotische Neuronen wurden als in-vitro-Modellsysteme für akute, persistierende und neuronale Infektionen verwendet, um die Inhibitoren zu testen. Durch den Einsatz der Inhibitoren Ceranib-2 und SKI-II, die auf die Enzyme saure Ceramidase und Sphingosinkinase des Sphingolipid-Stoffwechsels abzielen, konnten wir in infizierten menschlichen primären Lymphozyten eine verringerte Protein-Translationskapazität vermittelt durch mTORC1, EIF4E und ribosomales Protein S6-Phosphorylierung beobachten, die wahrscheinlich zur antiviralen Wirkung beiträgt. In den persistierend infizierten neuronalen NT2-Zellen und aus LUHMES-Zellen differenzierten post-mitotischen Neuronen beobachteten wir eine effektive Elimination des Virus oder Infektionshemmung bei Behandlung mit einem nicht-nukleosidischen Inhibitor (ERDRP-0519), der spezifisch auf die Polymerase des Morbillivirus abzielt. Andere Inhibitoren wie Ribavirin und Favipiravir waren weniger effektiv. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir 1) wir eine mTOR-assoziierte Protein-Translationsachse identifiziert haben, die mit dem Sphingolipid-Stoffwechsel in Verbindung steht und die Masernvirus-Replikation beeinflusst, und 2) In-vitro-Modelle für persistierend infizierte neuronale und post-mitotische Neuronen erfolgreich als schnelle Methode zum Testen von Virostatika gegen Masernvirus angewandt haben.
KW  - measles virus
KW  - sphingolipid
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-293059
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tiwarekar, Vishakha Rakesh
T1  - The APOBEC3G-regulated host factors REDD1 and KDELR2 restrict measles virus replication
T1  - Die durch APOBEC3G-regulierten Wirtsfaktoren REDD1 und KDELR2 restringieren die Masernvirus Replikation
N2  - Measles is an extremely contagious vaccine-preventable disease responsible
for more than 90000 deaths worldwide annually. The number of deaths has
declined from 8 million in the pre-vaccination era to few thousands every year due
to the highly efficacious vaccine. However, this effective vaccine is still unreachable
in many developing countries due to lack of infrastructure, while in developed
countries too many people refuse vaccination. Specific antiviral compounds are not
yet available. In the current situation, only an extensive vaccination approach
along with effective antivirals could help to have a measles-free future. To develop
an effective antiviral, detailed knowledge of viral-host interaction is required.
This study was undertaken to understand the interaction between MV and
the innate host restriction factor APOBEC3G (A3G), which is well-known for its
activity against human immunodeficiency virus (HIV). Restriction of MV
replication was not attributed to the cytidine deaminase function of A3G, instead,
we identified a novel role of A3G in regulating cellular gene functions. Among two
of the A3G regulated host factors, we found that REDD1 reduced MV replication,
whereas, KDELR2 hampered MV haemagglutinin (H) surface transport thereby
affecting viral release. REDD1, a negative regulator of mTORC1 signalling
impaired MV replication by inhibiting mTORC1. A3G regulated REDD1
expression was demonstrated to inversely correlate with MV replication. siRNA
mediated silencing of A3G in primary human blood lymphocytes (PBL) reduced
REDD1 levels and simultaneously increased MV titres. Also, direct depletion of
REDD1 improved MV replication in PBL, indicating its role in A3G mediated
restriction of MV. Based on these finding, a new role of rapamycin, a
pharmacological inhibitor of mTORC1, was uncovered in successfully diminishing
MV replication in Vero as well as in human PBL. The ER and Golgi resident
receptor KDELR2 indirectly affected MV by competing with MV-H for cellular
chaperones. Due to the sequestering of chaperones by KDELR2, they can no longer
assist in MV-H folding and subsequent surface expression. Taken together, the two
A3G-regulated host factors REDD1 and KDELR2 are mainly responsible for
mediating its antiviral activity against MV.
N2  - Masern ist eine extrem ansteckende, durch Impfung verhinderbare Infektionskrankheit, die für mehr als 90000 Todesfälle jährlich weltweit verantwortlich ist. Die Zahl der Todesfälle nahm von ca. 8 Millionen in der Prä- Impf-Ära auf wenige Tausend pro Jahr aufgrund dieses effizienten Impfstoffs ab. Dieser ist jedoch aufgrund mangelnder Infrastruktur in vielen Entwicklungsländern nicht ausreichend verfügbar, oder die Impfung wird – vor allem in entwickelten Ländern – verweigert. Spezifische antivirale Substanzen sind noch nicht verfügbar. So könnte nur eine extensive Impfkampagne zu einer Masern-freien Zukunft führen. Um antivirale Substanzen zu generieren wird detailiertes Wissen über Virus-Wirt-Interaktionen benötigt.
Diese Studie wurde unternommen um Interaktionen zwischen Masernviren (MV) und dem zellulären Restriktionsfaktor APOBEC3G (A3G), der allgemein bekannt für seine antivirale Wirkung gegen das humane Immundefizienzvirus (HIV) ist, zu charakterisieren. A3G hemmt die MV-Replikation nicht aufgrund seiner Cytidin-Desaminase-Funktion, sondern wir entdeckten eine neue Funktion des A3G, nämlich dass es die Expression zellulärer Faktoren reguliert. Wir fanden, dass unter den A3G-regulierten Wirtszellfaktoren REDD1 die MV-Replikation reduzierte, während KDELR2 den Transport des MV-Hämagglutinins (H) zur Zelloberfläche, und somit die Virusfreisetzung, inhibierte. REDD1, ein negativer Regulator des mTORC1-Signalübertragungswegs, reduzierte die MV-Replikation indem es mTORC1 inhibiert. Die Expression des durch A3G regulierten REDD1 korrelierte umgekehrt mit der MV Replikation. SiRNA-vermittelte Reduktion des A3G in primären humanen Lymphozyten des Bluts (PBL) führte zu einer Abnahme des REDD1 und gleichzeitig zu einer Zunahme des MV-Titers. Ebenso führte direktes Silencing des REDD1 zu einer verstärkten MV-Replikation in PBL, was seine Rolle bei der A3G-vermittelten Restriktion der MV-Replikation unterstreicht. Aufgrund dieser Befunde wurde auch eine neue Funktion des mTORC1-Inhibitors Rapamycin als Inhibitor der MV-Replikation in Vero-Zellen und primären PBL aufgedeckt. Der ER- und Golgi-residente Rezeptor KDELR2 wirkte sich indirekt auf die MV-Replikation aus, indem er mit dem MV-H um die Interaktion mit Chaperonen kompetiert. KDELR2 bindet Chaperone und
verhindert so deren Interaktion mit MV-H und den Transport zur Zelloberfläche. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beiden A3G-regulierten Wirtszellfaktoren REDD1 und KDELR2 hauptsächlich für die antivirale Aktivität des A3G gegen MV verantwortlich sind.
KW  - measles virus
KW  - restriction factors
KW  - APOBEC3G
KW  - REDD1
KW  - KDELR2
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179526
ER  -