Rhabdovirus Envelope-Switching

Das Tollwutvirus (Rabies Virus (RV)) ist ein neurotropes Virus aus
der Familie der Rhabdoviridae innerhalb der Ordnung
Mononegavirales. RV Partikel werden an der Zelloberfläche durch
Membran-Budding gebildet. Dabei wird der virale
Ribonukleoproteinkomplex (RNP) durch das Matrixprotein (M) in eine
Membranhülle verpackt in der Trimere des Transmembran-Glykoproteins
(G) selektiv inkorporiert werden. Die G Spikes vermitteln die
Bindung der Virionen an zelluläre Rezeptoren und die Fusion der
viralen und zellulären Membran. Auch in Abwesenheit des G werden
Viren freigesetzt, da der Budding-Prozess hauptsächlich durch das M
Protein vermittelt wird. Das G-unabhängige Budding der Rhabdoviren
erlaubt den Austausch der Oberflächenproteine (Envelope-Switching),
wodurch es zu einem veränderten Tropismus (Re-targeting) der RV
kommt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die G Proteine
der Lyssaviren Mokola, Bat Hamburg und Lagos Bat, aber auch des
RV-Stammes Challenge Virus Strain (CVS) für den spezifischen
Neurotropismus dieser Viren verantwortlich sind. Der für die
Inkorporation von Fremdproteinen in die Virushülle essentielle
Bereich des RV G (tm) wurde verwendet, um chimäre Typ I
Transmembranproteine aus dem rot-fluoreszierenden Protein (RFP) und
RV G (tm-RFP) zu konstruieren und in die Virushülle G-defizienter
und Wildtyp Tollwutviren zu inkorporieren. Fusionsproteine aus tm
und zellulärem Prionprotein (tm-PrPC) wurden nicht an die Bereiche
der Zellmembran transportiert, an denen Tollwutvirus-Budding
stattfindet. Diese Konstrukte könnten daher verwendet werden, um
den Ort des RV-Budding näher zu bestimmen, während die
Inkorporation fluoreszierender Proteine in die Virushülle die
direkte Visualisierung von einzelnen Stadien des
Tollwutvirus-Lebenszyklus wie z.B. Virustransport oder Entry in
lebenden Zellen ermöglicht. Aufgrund der G-vermittelten
transsynaptischen Ausbreitung der Rhabdoviren in neuronalen
Netzwerken, wurden die Fluoreszenz-markierten RV Partikel auch als
neuronale Marker zur Untersuchung der Physiologie und Morphologie
neuronaler Netzwerke verwendet. Der retrograde, axonale Transport
der RV zum Zentralen Nervensystem ist eine essentielle
Voraussetzung für die letale RV-Erkrankung. Durch die Verwendung
von RV Partikeln mit tm-RFP-markierter Virushülle und
eGFP-markiertem RNP konnte gezeigt werden, dass zweifarbige, also
umhüllte Virionen entlang der neuronalen Ausläufer von in vitro
differenzierten und primären Neuronen transportiert wurden, wobei
der retrograde Transport in den in vitro differenzierten Neuronen
mit einer konstanten Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,1 µm/sek
und einer durchschnittlichen Transportlänge von 25 µm erfolgte.