Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2007.

Dresden, Techn. Univ., Diss., 2004.

Zugl.: Gießen, Universiẗat, Diss., 2007.

Techn. University, Diss., 2004--Dresden.

Screening of cattle sera: distribution of vesiviruses in terrestrial domestic animals. To broaden the knowledge of vesivirus occurrence and distribution dynamics in domestic livestock, we attempted the first extensive study in cattle to assess the distribution of vesiviruses by examining the seroprevalence. Cattle were chosen to be studied here, because this livestock is well characterized, they are suffering diseases with high percentages of unknown aetiologies and extensive animal data are available. Furthermore, several case reports exist on the isolation of vesiviruses from cattle. The objective was to evaluate the distribution of vesiviruses in cattle, correlate vesivirus infection with disease manifestations and estimate the possible impact on other animals and humans. Roughly seven hundred bovine sera from nine States within the United States were acquired and were tested for antibodies against vesiviruses. The sera tested were drawn from a total population of about 9 million cattle in nine States with a geographical distribution ranging from northern Alaska to tropical Hawaii. Screening of horse sera and tissue: correlation of vesivirus prevalence and mare reproductive loss syndrome (MRLS)? A newly emerged disease in horses was analyzed in the second half of this research project. Since all tests for the common toxic abortogenic agents had failed, a further nationwide investigation was initiated for uncommon and unknown infectious agent(s). Caliciviruses, and vesiviruses in particular, are a well established cause of abortion in swine and seals. Nevertheless, these viruses are not routinely tested for or diagnosed. When the Laboratory for Calicivirus Studies at Oregon State University was asked for specific help in this investigation, pertinent seroepidemiological studies were entrusted to me under the guidance of Professor Dr. Alvin W. Smith. After the first serological examination of equine blood samples from mares that had aborted in 2001 and an equal number of sera from unaffected animals from 2000 were examined, tissue samples from aborted fetuses and two other sets of blood samples from ETC-exposed mares from two experiments were acquired. These have been tested for vesivirus-antibodies and antigen. Furthermore, additional samples of ETC were tested for vesiviruses by RT-PCR.

Screening of cattle sera: distribution of vesiviruses in terrestrial domestic animals. To broaden the knowledge of vesivirus occurrence and distribution dynamics in domestic livestock, we attempted the first extensive study in cattle to assess the distribution of vesiviruses by examining the seroprevalence. Cattle were chosen to be studied here, because this livestock is well characterized, they are suffering diseases with high percentages of unknown aetiologies and extensive animal data are available. Furthermore, several case reports exist on the isolation of vesiviruses from cattle. The objective was to evaluate the distribution of vesiviruses in cattle, correlate vesivirus infection with disease manifestations and estimate the possible impact on other animals and humans. Roughly seven hundred bovine sera from nine States within the United States were acquired and were tested for antibodies against vesiviruses. The sera tested were drawn from a total population of about 9 million cattle in nine States with a geographical distribution ranging from northern Alaska to tropical Hawaii. Screening of horse sera and tissue: correlation of vesivirus prevalence and mare reproductive loss syndrome (MRLS)? A newly emerged disease in horses was analyzed in the second half of this research project. Since all tests for the common toxic abortogenic agents had failed, a further nationwide investigation was initiated for uncommon and unknown infectious agent(s). Caliciviruses, and vesiviruses in particular, are a well established cause of abortion in swine and seals. Nevertheless, these viruses are not routinely tested for or diagnosed. When the Laboratory for Calicivirus Studies at Oregon State University was asked for specific help in this investigation, pertinent seroepidemiological studies were entrusted to me under the guidance of Professor Dr. Alvin W. Smith. After the first serological examination of equine blood samples from mares that had aborted in 2001 and an equal number of sera from unaffected animals from 2000 were examined, tissue samples from aborted fetuses and two other sets of blood samples from ETC-exposed mares from two experiments were acquired. These have been tested for vesivirus-antibodies and antigen. Furthermore, additional samples of ETC were tested for vesiviruses by RT-PCR.

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol – die Enzymaktivität um bis zu 100 Prozent erhöht bzw. reduziert werden kann. Bei diesen bedeutenden Mutationen ist entweder die Substratbindung oder die Koordination bzw. die Zufuhr der Reaktionskomponenten betroffen. Somit konnte bestätigt werden, dass die Zunahme der Infektionen vermutlich doch durch die Evolution des VP1 bedingt ist. Dies ist auch nachvollziehbar, da das VP1 den Eintritt der Viruspartikel in das Zellplasma erlaubt, in dem danach erst die Virusvermehrung durch die Enzyme stattfindet. Hierbei muss aber erwähnt werden, dass die Evolution des VP1 durch die Mutationsrate der NS7pol bestimmt ist, sodass die NS7pol letztendlich doch für die Zunahme der Infektionen verantwortlich ist. Um aber definitiv abzuklären, ob durch die Evolution des VP1 tatsächlich die Bindung der Viruspartikel an die HBGAs verbessert bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt wird, müssten bspw. Bindungs-Assays zwischen den entsprechenden VLPs (virus-like particles) und bereits typisierten Serum- oder Speichelproben – ähnlich den Untersuchungen von Lindesmith et al. (2008) – durchgeführt werden. Darüber hinaus müsste die Evolution und die Funktionalität der restlichen nichtstrukturellen Proteine untersucht bzw. deren Einfluss auf die Zunahme der Infektionen überprüft werden.

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol – die Enzymaktivität um bis zu 100 Prozent erhöht bzw. reduziert werden kann. Bei diesen bedeutenden Mutationen ist entweder die Substratbindung oder die Koordination bzw. die Zufuhr der Reaktionskomponenten betroffen. Somit konnte bestätigt werden, dass die Zunahme der Infektionen vermutlich doch durch die Evolution des VP1 bedingt ist. Dies ist auch nachvollziehbar, da das VP1 den Eintritt der Viruspartikel in das Zellplasma erlaubt, in dem danach erst die Virusvermehrung durch die Enzyme stattfindet. Hierbei muss aber erwähnt werden, dass die Evolution des VP1 durch die Mutationsrate der NS7pol bestimmt ist, sodass die NS7pol letztendlich doch für die Zunahme der Infektionen verantwortlich ist. Um aber definitiv abzuklären, ob durch die Evolution des VP1 tatsächlich die Bindung der Viruspartikel an die HBGAs verbessert bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt wird, müssten bspw. Bindungs-Assays zwischen den entsprechenden VLPs (virus-like particles) und bereits typisierten Serum- oder Speichelproben – ähnlich den Untersuchungen von Lindesmith et al. (2008) – durchgeführt werden. Darüber hinaus müsste die Evolution und die Funktionalität der restlichen nichtstrukturellen Proteine untersucht bzw. deren Einfluss auf die Zunahme der Infektionen überprüft werden.