Wenige Studien haben erste Hinweise darauf geliefert, dass die insektivore Fledermausart Mops condylurus ein natürliches Reservoir von Ebolaviren sein könnte. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden weitere Hinweise gesucht, um die Bedeutung dieser Fledermausart als Reservoirwirt für Ebolaviren besser beurteilen zu können. Dafür wurden die Expressionslevel des Membranproteins Niemann-Pick C1 (NPC1), welches essentiell für den Eintritt von Ebolaviren in ihre Wirtszellen ist, in vitro durch konfokale Mikroskopie und Durchflusszytometrie charakterisiert. In dieser Arbeit generierte Primärzellkulturen aus 12 verschiedenen Organen von M. condylurus zeigten für die meisten Primärzellen deutlich niedrigere Expressionslevel als Kontrollzellen von Mensch, Affe oder einer europäischen Fledermaus. Die untersuchte Replikationskinetik von Ebola virus (EBOV) zeigte in allen Primärzellen von M. condylurus niedrigere Replikationsraten, die meistens mit den niedrigen NPC1 Rezeptor-Expressionsleveln korrelierten. Geringere Mengen von NPC1 könnten in vivo zur Virusreplikation auf niedrigerem Niveau beitragen. Desweiteren zeigten alle Primärzellen von M. condylurus eine hohe Toleranz gegenüber EBOV ohne Zelltot. Eine beobachtete Persistenz in Lungenprimärzellen könnte die intrinsische Fähigkeit widerspiegeln, dass Ebolaviren auch in vivo in dieser Fledermausart persistieren könnten. Mit den geringeren NPC1-Rezeptor-Expressionsleveln, der geringeren Virusreplikation, der hohen Toleranz gegenüber EBOV und der Etablierung von persistenten Infektionen in Primärzellen von M. condylurus wurden in vitro zusätzliche Hinweise gewonnen, die die Wahrscheinlichkeit dieser Fledermausspezies als ein mögliches natürliches Reservoir von Ebolaviren erhöht. Ergebnisse von zusätzlichen Temperaturversuchen lassen vermuten, dass die Heterothermie der Fledermäuse einen Schlüsselfaktor für die Toleranz von Ebolaviren in vivo darstellen und darüber hinaus an der Balance zwischen Viruskontrolle und Virusvermehrung beteiligt sein könnte. / Few studies provide first evidence that Mops condylurus, an insectivorous microbat, could be a natural reservoir for ebolaviruses. The aim of this thesis was to investigate indicators to determine the potential role of this bat species in the ecology of ebolaviruses. Therefore, the expression levels of the membrane protein Niemann-Pick C1 (NPC1), essential for the entry of ebolaviruses into their host cells, were characterized in vitro by confocal microscopy and flow cytometry. Our generated primary cell cultures from 12 different organs from M. condylurus showed significantly lower expression levels in most primary cells compared to control cells from human, monkey or a European bat. In most cases, lower Ebola virus (EBOV) replication rates in primary cells from M. condylurus, determined by RT-qPCR, correlated to lower NPC1 receptor expression levels. Low NPC1 receptor expression levels may contribute to decreased virus replication rates also in vivo. Additionally, all primary cells were highly tolerant to EBOV infections without cell death. The observed establishment of persistent EBOV infections in lung primary cells from M. condylurus may reflect the intrinsic ability to persist in vivo in this bat species. With lower NPC1 receptor expression levels, lower virus replication rates, high tolerance to EBOV infections and establishment of persistent infections in primary cells from M. condylurus, the in vitro experiments provided further evidence that this bat species is a potential reservoir of ebolaviruses. Results from additional temperature experiments suggest, that heterothermy of M. condylurus could be a key factor for tolerance to EBOV infections in vivo and be involved in balancing the level of virus replication.

In der vorliegenden Arbeit wurden modernste Multiplexing-Ansätze der quantitativen Proteomanalyse angewandt, um das neuartige Virus SARS-CoV-2 zu untersuchen, den Erreger der globalen COVID-19 Pandemie, die Ende 2019 begann. Trotz enormer internationaler Anstrengungen zur Erforschung dieser Krankheit sind viele Aspekte der grundlegenden Virusbiologie, Virus-Wirt-Interaktionen und der COVID-19-Pathophysiologie noch immer unbekannt. Dies verhindert die Entwicklung gezielter Behandlungen, insbesondere für COVID-19-Patienten mit schwerem Verlauf. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Infektionsdynamik in lungenähnlichen Zelllinien untersucht. Der Vergleich von SARS-CoV mit SARS-CoV-2-Infektion in Zellen mit niedriger ACE2 Expression ermöglichte es, die Rolle anderer Membranproteine ​​als Virus Eintrittsfaktoren neu zu bewerten. In SARS-CoV-2 infizierten Calu-3-Zellen konnten Reaktionen der Wirtszellen beobachtet werden, die die Interaktion zwischen viralen Proteinen und Proteikinasen der Wirtszelle vermitteln. Im nächsten Teil wurde die angeborene Immunantwort des Wirts auf das Virus untersucht. Primäre, aus Blut isolierte Monozyten, die mit SARS-CoV-2 behandelt wurden, wiesen eine spezifische Protein-Signatur auf, die auf eine Polarisierung der Zellen zu einem profibrischen Makrophagen-Phänotyp hindeutet. Weitere Analysen zeigten, dass dieser Prozess weitgehend unabhängig von bekannten antiviralen Reaktionen und viraler RNA-Sensoren in Monozyten abläuft. Die durch das Virus hervorgerufene Phosphoproteom-Signatur deutet an, dass die profibrotische Polarisierung durch die kombinierte Wechselwirkung von viralen Proteinen und Infektionsnebenprodukten mit Wirtsrezeptoren induziert wurde. Zusammenfassend liefert diese Arbeit einen wertvollen Beitrag zur Aufklärung von Mechanismen, die zu einem schweren COVID-19 Verlauf führen können und hebt dabei die Bedeutung von Proteomanalysen in der Erforschung viraler Erkrankungen hervor. / In this thesis, we used cutting-edge multiplexed quantitative proteomics and phosphoproteomics approaches to study the virus SARS-CoV-2. The newly emerged betacoronavirus is the causative agent of the global pandemic of COVID-19 that began in late 2019. Despite the tremendous research effort in studying this disease, many aspects of the basic viral biology, virus-host interactions and COVID-19 pathophysiology still remain obscure. This prevents the development of targeted treatments, especially for severe COVID-19 patients. In the first part of this thesis, we studied infection dynamics in lung-like cell lines. Comparison between SARS-CoV and SARS-CoV-2 infections in low-ACE2-expressing cells allowed us to re-evaluate the role of other membrane proteins as entry factors. In Calu-3 cells, we could observe host responses mediating the interactions between viral proteins and host kinases. Next, we focused on the innate immune response of the host to the virus. Ex vivo monocytes treated with SARS-CoV-2 exhibited a specific proteomic signature indicating a polarization toward a profibric macrophage phenotype. Further dissection of this response revealed it to be largely independent from the viral RNA sensing and antiviral response cellular mechanisms. Furthermore, the specific phosphoproteomics signature induced by the virus indicated that the profibrotic polarization was induced by the combined interaction between viral proteins and infection byproducts with host receptors. In summary, this thesis shows the power of mass spectrometry based proteomics to study the complex dynamics between viruses and host cells. Furthermore, we uncovered a potential mechanism contributing to the development of severe COVID-19.