Humane Astroviren (HAstV) stellen wichtige Erreger kindlicher Gastroenteritiden dar, die in ihrer Bedeutung lange Zeit unterschätzt wurden. Sie werden in acht Serotypen klassifiziert, die nach dem bisherigen Kenntnisstand mit den Genotypen korrespondieren. Ziel dieser Arbeit war es, Einsicht in die molekulare Epidemiologie der in Deutschland zirkulierenden Astroviren zu vermitteln. Eine HAstV-spezifische RT-PCR bildete die Grundlage für die phylogenetische Analyse eines Genomabschnitts, der für die Kapsidproteine des Virus kodiert. Dazu wurden 16 deutsche Astrovirusisolate aus den Jahren 1997-1999 unter Einbeziehung bereits publizierter Sequenzdaten der Serotypen 1-8 untersucht. In Anlehnung an ein in der vorliegenden Literatur verwendetes Klassifizierungsschema erfolgte die Einteilung der deutschen Isolate in unterschiedliche Genotypen. Hierbei bildete eine Konvergenz von mindestens 85% das Kriterium für die Zuordnung differenter Isolate zum gleichen Genotyp. Es konnte gezeigt werden, dass in Deutschland wenigstens vier HAstV-Genotypen (1-4) kozirkulieren. Über dem betrachteten Genomabschnitt stimmten einige Isolate aus unterschiedlichen geografischen Regionen in ihrer Sequenz überein. Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals die Totalsequenz eines humanen Astrovirus vom Serotyp 3 ermittelt. Während in der phylogenetischen Analyse des betreffenden Isolats nur ein Genomabschnitt betrachtet wurde, ließ sich an seiner Totalsequenz demonstrieren, dass die Einordnung in den Geno- bzw. Serotyp 3 auch in anderen Genomregionen Gültigkeit besitzt. Analog zu den bisher bekannten Gesamtgenomsequenzen der Serotypen 1, 2 und 8 lassen sich drei überlappende offene Leseraster (ORFs) identifizieren. In den beiden am 5'-Ende gelegenen ORFs 1a und 1b erweisen sich die putativen Motive der Protease und der RNA-Polymerase zwischen den vier Serotypen als hochkonserviert, ebenso wie vier potentielle Transmembrandomänen, ein ribosomales frameshift-Signal und ein nukleäres Lokalisationssignal. In dem am 3'-Ende gelegenen ORF 2 befinden sich drei hochkonservierte potentielle N-Glykosylierungs-Sites sowie ein hochkonserviertes Glykosaminoglykan-Attachment-Site. Ein wesentlicher Befund im Zusammenhang mit der Totalsequenz ist der Nachweis einer 45 Nukleotide umfassenden Deletion im ORF1a im Originalmaterial (Stuhl). Diese wurde bisher nur bei Astroviren gefunden, die in Zellen kultiviert wurden. Von Interesse und weiteren Untersuchungen vorbehalten ist ihre Nähe zur nukleären Lokalisationssequenz, die für die Beeinflussung des Zielzell-Tropismus von Astroviren verantwortlich sein könnte. / Human astroviruses (HastV) are an important cause of infantile gastroenteritis. To date, there are eight recognized serotypes which correlate with genotypes. The aim of this study was to investigate the molecular epidemiology of astroviruses circulating in Germany. Based on a HAstV-specific RT-PCR, phylogenetic analysis of a segment of the capsid protein gene was performed. The examination included sequence data of 16 German astrovirus isolates from the years 1997-1999 as well as published sequence information of the serotypes 1-8. Molecular typing was carried out following published classification strategies. The criterion for classification of isolates into one genotype was sequence identity of at least 85%. Astroviruses of at least four different genotypes (1-4) were found to cocirculate in Germany. The nucleotide sequences of several isolates from different geographical regions were identical. As part of this study, the complete genomic sequence of a type 3 human astrovirus was determined. The classification of the virus as a genotype 3 astrovirus as suggested by phylogenetic analysis over a limited genome section was supported by sequence comparison over two different genomic regions. Similar to the known total sequences of serotypes 1,2 and 8, three overlapping open reading frames (ORFs) were identified. The 5' end ORFs 1a and 1b contain the putative protease and polymerase motifs, which are highly conserved between the four serotypes. A high degree of sequence identity was also found for four potential transmembrane domains, a ribosomal frameshift signal and a nuclear localisation signal. The 3' end ORF 2 encodes three almost totally conserved potential N-glycosylation sites and one highly conserved putative glycosaminoglycan attachment site. As an outstanding feature, the virus, which was isolated and sequenced directly from diarrheal feces, presents a 45-nucleotide deletion in ORF 1 a. This deletion has previously only been found in cell cultured astroviruses. Further studies are needed to determine whether all viral genomes within the quasispecies carry the deletion.

Die EGFR-Signalübertragung steuert viele verschiedene zelluläre Prozesse in allen Arten von Epithelzellen, einschließlich des Darmepithels. Diese Prozesse reichen von Proliferation und Wachstum über Differenzierung bis hin zu Autophagie und Apoptose. Die vorliegende Studie zielt darauf ab, die Signalveränderungen zu charakterisieren, die im Darmepithel als Reaktion auf EGF-induzierten Hungerstress stattfinden. Kontraintuitiv führte eine 24-stündige EGF-Starre zu einer deutlichen Phosphorylierung von EGFR, MEK1/2 und ERK1/2, was auf eine Aktivierung dieser Signalachse in Darmzellen hindeutet. Diese Veränderungen waren am signifikantesten in den undifferenzierten CD44-reichen Krypta-Basiszellen. Interessanterweise war die EGF-Starvation-induzierte ERK1/2-Phosphorylierung mit der Hochregulierung einer Untergruppe von ERK-Zielgenen verbunden, bei denen es sich zumeist um primäre Zielgene handelt. Die Überexpression des EGFR-Liganden HBEGF und des FGFR-Liganden FGF1 in ausgehungerten Zellen könnte für die hungerbedingte Zunahme der MAPK-Aktivität verantwortlich sein, obwohl eine erhöhte Sekretion dieser Liganden durch ausgehungerte Organoide nicht bestätigt werden konnte. Dennoch wird die kompensatorische Ligandensekretion durch die Beobachtung gestützt, dass die erneute Zugabe von EGF zu ausgehungerten Organoiden die pERK1/2-Spiegel auf den Ausgangswert zurücksetzt, was bedeutet, dass EGF mit einem anderen von ausgehungerten Zellen sezernierten Liganden um den EGFR konkurriert. Zusätzlich zu HBEGF wurde festgestellt, dass andere Gene, die für den Schutz, das Überleben und die Regeneration des Darmepithels bekannt sind, in ausgehungerten Organoiden überexprimiert werden, wie z. B. Reg3b. Insgesamt können die in dieser Studie berichteten EGF-induzierten Veränderungen der MAPK-Signalübertragung und der globalen Genexpression als ein überlebensförderndes Programm interpretiert werden, das bevorzugt in Darmstammzellen und frühen Vorläuferzellen aktiviert wird. / EGFR signaling drives many different cellular processes in all kinds of epithelial cells including the intestinal epithelium. Such processes range from proliferation and growth to differentiation to autophagy and apoptosis. The present study aims to characterize signaling changes that take place in the intestinal epithelium in response to EGF starvation-induced stress using epithelial organoids derived from the mouse duodenum and human colorectal tumor tissue. Counterintuitively, 24 h EGF starvation induced a prominent phosphorylation of EGFR, MEK1/2 and ERK1/2 indicating an activation of this signaling axis in intestinal cells. These changes were most significant in the undifferentiated CD44-high crypt base cells. Interestingly, EGF starvation-induced ERK1/2 phosphorylation was associated with upregulation of a subset of ERK target genes that were mostly primary-response targets. Overexpression of the EGFR ligand HBEGF and the FGFR ligand FGF1 in starved cells may account for starvation-driven increase in MAPK activity, although an increased secretion of these ligands by starved organoids was not confirmed. Nevertheless, compensatory ligand secretion is still supported by the observation that EGF re-addition to starved organoids restores pERK1/2 levels to baseline which implies that EGF competes for EGFR with some other ligand secreted by starved cells. In addition to HBEGF, other genes known to promote protection, survival and regeneration of the intestinal epithelium were found to be overexpressed in starved organoids such as Reg3b. Collectively, EGF starvation-induced changes in MAPK signaling and global gene expression reported in this study can be interpreted as a pro-survival program that gets activated preferentially in intestinal stem cells and early progenitors.