Charakterisierung des Ratten-Cytomegalovirus-Isolats „England“

Abstract

Die beiden bislang im Wesentlichen untersuchten Isolate des Ratten- Cytomegalovirus (RCMV) sind RCMV-Maastricht (RCMV M) und RCMV-England (RCMV-E). Im Gegensatz zur veröffentlichten kompletten RCMV-M Sequenz wurden von RCMV-E bislang Sequenzen nur partiell publiziert. Aufgrund der Sequenzdaten und Unterschiede bezüglich ihrer Genomgröße und Restriktionsmuster wurde angenommen, dass es sich bei den beiden Isolaten um eigenständige Virusspezies handelt. Um dies zu bestätigen, wurden im Rahmen dieser Arbeit die Leserahmen des RCMV-E Genoms identifiziert und mit RCMV-M und dem murinen CMV (MCMV) verglichen. Sowohl im strukturellen Genomaufbau als auch in den kodierten Genen weisen die Viren deutliche Unterschiede auf. Der direkte Vergleich der Proteinsequenzen deutet auf eine nähere Verwandtschaft des RCMV-E zu MCMV als zu RCMV-M hin. Anhand ausgewählter konservierter Proteine wurden phylogenetische Analysen zur Eingruppierung des RCMV-E innerhalb der CMVs durchgeführt. Diese Analysen belegen, dass es sich bei den beiden Viren um distinkte Spezies handelt. Eine weitere Besonderheit des RCMV-E besteht darin, eine Reihe von Genen zu kodieren, die bislang nicht in anderen CMVs beschrieben wurden, zu welchen das RCMV C-Typ-Lektin-ähnliche Protein (RCTL) gehört. In dieser Arbeit wurde RCTL funktionell untersucht. Hierzu wurden zwei Rattenstämme mit RCMV-E Wildtypvirus und einer RCTL- Deletionsmutante infiziert. Es konnte gezeigt werden, dass RCTL an den inhibitorischen NK-Zell-Rezeptor NKR-P1B eines Rattenstammes bindet und die Funktion des NK-Zell-Liganden rClr-b substituiert. Durch diese Interaktion werden NK-Zellen nicht aktiviert und die infizierte Zelle vor NK-Zell- mediierter Lyse geschützt. Hingegen führt der Verlust von RCTL zu einer effizienten Eliminierung infizierter Zellen. Durch Depletion der NK-Zellen kann dieser Verlust des RCTL kompensiert werden und die Deletionsmutante ist wieder in der Lage, sich im Tier auszubreiten. In dem anderen Rattenstamm hat der Verlust von RCTL keinen Einfluss auf die Ausbreitung des Virus in der Ratte, so dass davon ausgegangen werden kann, dass nicht nur evolutionärer Druck auf das Virus ausgeübt wird, sich dem Immunsystem zu entziehen, sondern das Immunsystem auch einem Druck unterliegt, auf die Immunevasion des Erregers zu reagieren.

The two preponderant isolates of rat cytomegalovirus (RCMV) are RCMV- Maastricht (RCMV-M) and RCMV-England (RCMV-E). In contrast to the completely published RCMV-M sequence only partial sequence data of RCMV-E are available. Based on this sequence data and differences in genome size and restriction patterns, it has been assumed that both isolates represent independent virus species. To verify this assumption, the open reading frames in RCMV-E were identified and compared to those in RCMV-M and murine CMV (MCMV). Differences among the viruses were observed in genome structure as well as in the encoded genes. Direct comparison of the protein sequences revealed a closer relationship between RCVM-E and MCMV than between RCMV-E and RCMV-M. Based on a subset of conserved proteins, a phylogenetic analysis was performed to classify the relationship of RCMV-E with other CMVs. This analysis proved that RCMV-M and RCMV-E represent distinct species. Another characteristic aspect of RCMV-E is that it encodes a couple of genes which have not been described in other CMVs. One of those genes is the RCMV C-type-lectin-like protein (RCTL). In this thesis, RCTL was functionally characterized. Therefore, two different rat strains were infected with RCMV-E wildtyp virus and a RCTL deletion mutant. It could be shown that RCTL binds to the inhibitory NK-cell receptor NKR-P1B in one rat strain and functions as a decoy-ligand for the host NK-cell ligand. By this interaction, NK-cell activation is silenced and the infected cells are protected from NK-cell mediated lysis. In contrast, the loss of RCTL results in an efficient elimination of the infected cells. By depleting the NK-cells, the loss of RCTL can be compensated in that particular rat strain and the virus is able to spread in the host. In the second rat strain, the loss of RCTL as no effect on virus spread. Hence, it can be assumed that there is not only an evolutionary pressure on the virus to evade the immune response but also on the immune system to counteract the pathogen- associated immune evasion mechanism.