Dokument: The Impact of Restriction- and Dependency-Factors on HIV-1 Replication

Titel:	The Impact of Restriction- and Dependency-Factors on HIV-1 Replication
Weiterer Titel:	Der Einfluss von Restriktions- und Abhängigkeitsfaktoren auf die Replikation von HIV-1
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29964
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140709-132348-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl.-Biol. Widera, Marek [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,31 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.07.2014 / geändert 09.07.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Schaal, Heiner [Gutachter] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The infection cycle of the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) requires a large multitude of interactions with cellular host proteins that allow the virus to penetrate the target cell and escape from cellular defense mechanisms. Furthermore, HIV-1 uses the cellular splicing apparatus to express its regulatory and structural proteins. In particular, the regulation of viral gene expression is based on the presence of a complex regulatory network of splicing regulatory elements (SREs), which are distributed in the neighborhoods of all HIV-1 splice sites and are bound by cellular splicing factors. In the first part of this thesis it was shown that the association of virions to specific amyloidogenic fibrils with cationic surface such as SEVI or Aβ(1-42)-fibrils represents an infection-promoting factor. The D-enantiomeric peptide D3, which was developed for the prevention and treatment of Alzheimer's dementia, could be identified as an agent that is able to reduce the fibril-boosted HIV-1 infectivity. Thus, viral transmission and progression of HIV-associated neurocognitive disorder might be potentially inhibited by D3. In the second part of this thesis, the guanine-rich motif GI2-1 located in HIV-1 intron 2 could be identified as a splicing regulatory element, limiting overproduction of vif mRNA. Inactivation of GI2-1 also revealed a suppressive effect on the usage of the alternative 5’splice site (ss) D2b, which is localized downstream of the vif ATG. Use of this 5’ss permits the inclusion of the vif translational start codon into the transcripts and allows the translation of previously undescribed HIV-1 fusion proteins (Vif/Gp41 and Vif/Rev). The Vif-Rev fusion protein Rev4b showed a comparable intron-containing mRNA nuclear export-activity as wildtype Rev. Furthermore, by inactivating GI2-1 vif mRNA amounts were drastically increased suggesting that increased usage of 5’ss D2b concomitantly promotes formation of an exon-definition-complex thereby enhancing the usage of 3’ss A1. In the third part of this work the G-rich splicing silencer GI3-2 in HIV-1 intron 3 was identified, which was particularly involved in vpr mRNA expression and leader exon 3 inclusion into viral transcript isoforms. In cells transfected with HIV-1 proviral DNA inactivating GI3-2 led to a massive accumulation of vpr mRNA and concomitantly to a reduction of vif mRNA levels suggesting that the HIV-1 exons 2 and 3 and their corresponding 3’ss A1 and A2 are regulated in an apparently mutually exclusive manner. As a result of the GI3-2 inactivation, the reduced Vif protein levels could be identified as the causative reason for the severe replication defect of GI3-2 mutant virus in cells expressing the host restriction factor APOBEC3G. Thus, GI3-2 represents a potential target for antiretroviral therapy. Der Infektionszyklus des Humanen Immundefizienz-Virus Typ 1 (HIV-1) erfordert eine Vielzahl von Wechselwirkungen mit zellulären Wirtsproteinen, die es dem Virus ermöglichen in die Ziel-zelle einzudringen und der zellulären Abwehr zu entgehen. Des Weiteren nutzt HIV-1 den zellu-lären Spleißapparat um regulatorische und strukturelle Proteine zu exprimieren. Die Regulation der viralen Genexpression beruht hierbei auf dem Vorhandensein eines komplexen regulatori-schen Netzwerks von Spleiß-regulatorischen Elementen (SREs), die sich in der Nachbarschaft aller HIV-1-Spleißstellen befinden und die von zellulären Spleißfaktoren gebunden werden. Im ersten Teil dieser Doktorarbeit konnte gezeigt werden, dass die Assoziation von Virionen an amyloidogenen SEVI- und Aβ(1-42)-Fibrillen, die durch eine kationische Oberfläche gekenn-zeichnet sind, einen Infektions-fördernden Faktor darstellt. Das D-enantiomere Peptid D3, das zur Prävention und Therapie der Alzheimerschen Demenz entwickelt wurde, konnte daraufhin als ein Agens identifiziert werden, das in der Lage ist die Fibrillen-verstärkte HIV-1-Infektiosität zu reduzieren, wodurch potentiell die Virusübertragung und das Fortschreiten von HIV-assoziierten neurokognitiven Störungen gehemmt werden könnte. Im zweiten Teil konnte der Guanin-reiche Spleißsilencer GI2-1 im HIV-1 Intron 2 identifiziert werden, der maßgeblich eine Überproduktion der vif-mRNA verhindert. Die Inaktivierung von GI2-1 legte einen inhibitorischen Effekt auf die Nutzung der stromabwärts vom vif-ATG liegen-den, alternativen 5‘ Spleißstelle (ss) D2b offen. Die Nutzung dieser 5‘ss führte zu mehreren bisher unbeschriebenen alternativ gespleißten Transkripten, die durch den Einschluss des vif-Startcodons die Translation von HIV-1 Fusionsproteinen (Vif/Gp41 und Vif/Rev) ermöglicht. Diesbezüglich konnte für das Vif-Rev-Fusionsprotein (Rev4b) eine mit dem Wildtyp vergleichba-re Aktivität hinsichtlich des Exports von Intron-haltigen mRNAs nachgewiesen werden. Weiter-hin wurde durch die Inaktivierung die Menge der vif-mRNA erhöht, was darauf schließen lässt, dass eine erhöhte Nutzung der 5‘ss D2b parallel die Ausbildung eines Exon-Definition-Komplexes fördert und dadurch die Nutzung der 3‘ss A1 verstärkt. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde der Spleißsilencer GI3-2 im HIV-1 Intron 3 identifiziert, der maßgeblich an der vpr-mRNA Expression und dem Einschluss des Leader-Exons 3 in die viralen mRNAs beteiligt ist. In proviral transfizierten Zellen führte die Inaktivierung zu einer massiven Akkumulation der vpr-mRNA bei gleichzeitiger Reduktion der vif-mRNA, was darauf schließen lässt, dass die HIV-1 Exons 2 und 3 sowie deren 3´ss A1 und A2 wechselseitig reguliert werden. Die aus der Inaktivierung resultierenden verringerten Vif-Proteinmengen konnten als Ursache für einen schweren Defekt in der viralen Replikation in Zellen verantwortlich gemacht werden, die den Wirtsrestriktionsfaktor APOBEC3G exprimieren. GI3-2 stellt somit ein potenzielles Angriffziel für eine antiretrovirale Therapie dar.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Virologie
Dokument erstellt am:	09.07.2014
Dateien geändert am:	09.07.2014
Promotionsantrag am:	06.05.2014
Datum der Promotion:	24.06.2014