Die Matrix-Proteine von Vertretern der Ordnung Mononegavirales sind essentiell für späte Schritte im viralen Lebenszyklus, insbesondere der Knospung und Partikelmorphogenese. Die Abschnürung und Freisetzung umhüllter RNA-Viren ist dabei abhängig von dem Transport des viralen Matrix-Proteins und seiner Interaktion mit Wirtsproteinen wie dem ESCRT-System (endosomal sorting complex required for transport), welches in die Sortierung zellulärer Proteine involviert ist. Im Verlauf der Masernvirus (MV)-Infektion interagiert das M-Protein einerseits mit dem viralen Nukleoproteinkomplex und andererseits mit den viralen Glykoproteinen an der Oberfläche. Die Bedeutung des MV-M-Proteins für die Partikelproduktion und sein intrazellulärer Transport wurden bislang kaum untersucht. Bisher ist nur bekannt, dass das M-Protein oligomerisiert, teilweise monoubiquitiniert vorliegt und in Zellen, wenn alleine exprimiert, die Produktion von Virus-like-particle (VLP) vermittelt (Pohl et al., 2007). In dieser Studie wird gezeigt, dass das MV-M-Protein ähnlich wie das VP40-Protein des Ebolavirus (EBOV) mit Lipid Rafts und TEMs (tetraspanin enriched microdomain) assoziiert ist, wobei aber das M-Protein weniger effizient an der Plasmamembran akkumuliert. Beide Proteine unterscheiden sich nicht wesentlich in ihrer Assoziation mit Kompartimentmarkern. Interessant ist jedoch, dass das VP40-Protein und das M-Protein an der Plasmamembran mit dem Adaptor Protein-3 (AP-3) kolokalisieren. Die Kolokalisation des M-Proteins mit AP-3 wird aber nur in infizierten Zellen und nicht in Zellen, in denen das M-Protein allein exprimiert wird, beobachtet. Im Gegensatz zum VP40-Protein, welches die ESCRT-Komponenten über seine N-terminale L-Domäne rekrutiert und diese für die Partikelproduktion benutzt, geschieht dies beim M-Protein ESCRT-unabhängig, da die Mutation der Motive, die Ähnlichkeiten zu den bekannten L-Domänen zeigen, keine Auswirkungen auf die VLP-Produktion haben. Zudem rekrutierte das M-Protein weder Tsg101, Aip-1 oder Vps4 an die Plasmamembran, noch wird die VLP- oder die Virusproduktion durch dominant negatives Vps4 inhibiert. Der Transfer der VP40 L-Domäne in das MV-M-Protein hatte weder einen Einfluss auf die Assoziation mit Tetraspaninen noch auf die ESCRT-Abhängigkeit der VLP-Produktion. Damit wurde gezeigt, dass die VLP-Freisetzung des MV-M-Proteins ESCRT-unabhängig ist. Die Freisetzung erfolgt beim MV durch einen grundsätzlich anderen Weg, der noch untersucht werden muss. / The matrix proteins of the order Mononegarivales are essential for late steps in the viral life cycle, especially for budding process and viral morphogenesis. Budding and release of enveloped RNA-viruses depend on transport of the viral matrix protein and its interaction with host proteins, which are involved in sorting of cellular proteins, e.g. the ESCRT system. During the course of measles virus infection, the M-protein interacts with the viral nucleocapsid-complex and the viral glycoproteins. The impact of MV-M-protein for the particle production and intracellular transport is barely known yet. So far, it has been shown that the M-protein forms oligomers, is partially mono-ubiquinated and has the capability to promote VLP-production. In this study it could be shown that the MV-M-protein and EBOV-VP40-protein associate with detergent-resistant and tetraspanin-enriched microdomains. However, compared to the VP40-protein the M-protein accumulates less efficiently at the plasma membrane. Both proteins do not essentially vary in their association with compartment markers. Interestingly, VP40- and M-protein, the latter only when expressed in the context of MV infection (but not from plasmid), efficiently co-localised with adaptor protein 3 (AP-3) at the plasma membrane indicating its importance for membrane targeting. In contrast to VP40, which recruits ESCRT components via its N-terminal late (L) domain and exploits them for particle production, M-protein promotes particle production independently of this pathway since 1) ablation of motifs bearing similarity to canonical L domains did not affect VLP production, 2) it did not redistribute Tsg101, AIP-1, or Vps4 to the plasma membrane, and 3) neither VLP nor infectious virus production were sensitive to inhibition by dominant negative Vps4. In addition, transfer of the VP40 L domain into the MV-M-protein did not alter trafficking or ESCRT dependence for VLP production to that of VP40 suggesting that budding activity of MV-M-protein follows an ESCRT independent pathway.

Die Morphogenese von Viruspartikeln und deren Freisetzung aus infizierten Zellen sind späte Schritte im viralen Lebenszyklus. Matrix-Proteine (M) negativsträngiger RNA-Viren und Retroviren, bei denen es sich um periphere Membran-assoziierte Proteine handelt, spielen für diese Prozesse eine besonders wichtige Rolle. Im Verlauf der Masernvirus (MV)-Infektion interagiert das M-Protein mit dem viralen Nukleoproteinkomplex im Innern der Viruspartikel einerseits und mit den viralen Glykoproteinen auf der Oberfläche andererseits. Die Bedeutung des MV M-Proteins für die Partikelproduktion und sein intrazellulärer Transport wurden bislang wenig untersucht. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das MV M-Protein in höhermolekularen Komplexe oligomerisiert und transient mono-ubiquitiniert vorliegt. Beide biochemischen Eigenschaften des M-Proteins sind wahrscheinlich für die Partikelentstehung von Bedeutung, wie durch Studien an M-Protein-Orthologen anderer Viren bereits belegt wurde. Das MV M-Protein assoziierte mit Membranen und speziellen Membranmikrodomänen, sogenannten Detergenz-resistenten Membranfraktionen (DRMs), und vermittelte nach transienter Expression in Fibroblasten die Produktion Virus-ähnlicher Partikel (virus-like particles, VLPs). Es ist beschrieben, dass umhüllte Viren präferenziell aus DRMs freigesetzt werden. Die Koexpression des MV-Glykoproteins F erhöhte den Anteil mit DRM-assoziierten M-Proteins um ein Vierfaches, steigerte jedoch, wie auch das H-Protein, die Effizienz der VLP-Freisetzung nicht. Überraschenderweise waren beide jedoch selbst in der Lage VLPs zu induzieren. Die Effizienz der VLP-Produktion war gering und entsprach der der Viruspartikelfreisetzung. Dendritische Zellen (DCs) sind für MV semipermissiv. Obwohl alle viralen Proteine synthetisiert werden, wird kein infektiöses Virus freigesetzt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die intrazelluläre Lokalisation der M-, H- und N-Proteine dramatisch von der in der produktiv infizierbaren Fibroblastenzelllinie HeLa abweicht. Während in infizierten HeLa-Zellen das M-Protein mit Lamp-1-positiven späten Endosomen kolokalisierte, akkumulierten in DCs alle untersuchten viralen Proteine in einem spät endosomalen Kompartiment, das das Tetraspanin CD81, aber nicht Lamp-1, enthielt und möglicherweise an der MHC-Klasse-II-abhängigen Antigenpräsentation beteiligt ist. / Morphogenesis of viral particles and their release from infected cells are late steps in viral life cycle. Matrix (M) proteins of negative-stranded RNA viruses and retroviruses, which are peripheral membrane-associated proteins, play a crucial role in these processes. During measles virus (MV) infection the M protein interacts both with the viral nucleoprotein complex and viral glycoproteins. So far, little is known about the importance of the MV M protein for particle production and its intracellular transport. This work shows that the MV M protein oligomerises to higher molecular complexes and is transiently mono-ubiquitinated. These biochemical properties of the protein are likely to be of importance for particle formation as has been shown in studies with M protein orthologues of other viruses. The M protein associates with membranes and specialized membrane microdomains, so called detergent-resistant membrane fractions (DRMs), and triggers the production of virus-like particles (VLPs) after transient expression in fibroblasts. It has been described that enveloped viruses preferentially bud from DRMs. Coexpression of the glycoprotein F increased the fraction of M protein associated with DRMs about four-fold, though the efficiency of VLP release was unaffected by coexpressed F and H glycoproteins, respectively. Surprisingly, both glycoproteins individually promoted VLP formation on their own. The efficiency of VLP production was low and corresponded almost exactly to that of viral particles. Dendritic cells (DCs) are semipermissive to MV infection. Though all viral proteins are synthesized, almost no infectious virus is released indicating a block in a late step of the viral life cycle. This work shows that the intracellular localization of M, H and N proteins differs dramatically from that observed in the productively infectable fibroblast HeLa cell line. While in infected HeLa cells the M protein colocalized with Lamp-1-positive late endosomes, in DCs all investigated viral proteins accumulated in a Lamp-1-negative late endosomal compartment that contained the tetraspanin CD81, which is potentially involved in MHC class II-loading and antigen presentation.

Universiẗat, Diss., 2004--Bielefeld.

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