title: Adaption aviärer Influenzaviren vom Subtyp H5N1 an die Maus durch Mutationen in der Viruspolymerase
title: Adaptation of avian H5N1 Influenzaviruses to mice by mutations in the viral polymerase
Creators: name: Czudai-Matwich, Volker
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Polymerase
Maus
Vogelgrippe
Mice
Mutation
Anpassung
Avian Influenzavirus
Medizin, Gesundheit
Adaptation

description: Die sporadische Übertragung von
      HPAIV des Subtyps H5N1 vom Vogel auf den Menschen und andere
      Säugetiere ist nach wie vor mit einer hohen Mortalität
      verbunden. Die zugrundeliegenden Mechanismen für die
      besondere Pathogenität dieser Viren im Vergleich zu anderen
      HPAIV wie zum Beispiel A/FPV/Rostock/34 (H7N1), sind aber
      bislang kaum geklärt. Ziel dieser Arbeit war es, anhand des
      humanen H5N1-Isolats A/Thailand/1(Kan-1)/04 die Auswirkung
      von zwei Mutationen im PB2-Protein der viralen Polymerase auf
      die Anpassung und gesteigerte Virulenz von HPAIV des Subtyps
      H5N1 für Säuger eingehender zu untersuchen. 1. In der
      vorliegenden Arbeit wurden die Mutationen PB2 D701N und PB2
      S714I und PB2 S714R auf ihre Auswirkung auf die Aktivität der
      viralen Polymerase in Säuger- und Vogelzellen hin untersucht.
      Es konnte gezeigt werden, dass die eingeführten Mutationen
      sowohl allein als auch in Kombination zu einer signifikanten
      Steigerung der Polymerase-Aktivität führen. 2. Des Weiteren
      wurden rekombinante Viren erzeugt, die die entsprechenden
      Mutationen im PB2-Protein einzeln oder in Kombination tragen.
      3. Die durchgeführten Studien zum viralen Wachstum in
      verschiedenen Zellen aus Säugern zeigen, dass die Mutation
      PB2 D701N eine maßgebliche Rolle bei der viralen Replikation
      in Säugern spielt. Die Mutationen S714I und S714R dagegen
      führen nur in Kombination mit der Mutation D701N zu einer
      weiteren Steigerung der Virusreplikation in Säugern. 4. Für
      die Mutationen S714I und S714R konnte gezeigt werden, dass
      sie wirtsunabhängig zu einer Steigerung der
      Polymerase-Aktivität führen. Diese gesteigerte Aktivität
      resultiert in aviären Zellen aber nicht in einer gesteigerten
      Virusreplikation. 5. Zur Überprüfung der Bedeutung der
      eingeführten Mutationen für die Pathogenität der Viren wurden
      im Rahmen dieser Arbeit auch Studien in der Maus
      durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Mutation
      D701N auch in der Maus den größten Einfluss auf die
      Pathogenität der Viren hat. 6. Darüber hinaus konnte gezeigt
      werden, dass die Mutationen S714I und S714R in Kombination
      mit der Mutation D701N die Pathogenität der Viren für die
      Maus weiter steigern können, dass die Einzelpunktmutanten
      S714I und S714R aber attenuiert sind. 7. Im Verlauf der
      Arbeit konnte gezeigt werden, dass die aviär-typischen Viren
      unter starkem Selektionsdruck stehen und in Zellkultur zum
      Erwerb adaptiver Mutationen neigen.
description: The sporadic transmission of HPAIV
      of subtype H5N1 from poultry to humans and other mammals is
      associated with a high mortality rate of about 59%. Although
      H5N1 viruses have been studied extensively, the underlying
      mechanisms that confer the high morbidity and mortality of
      these viruses, in comparison to other HPAIV like
      A/FPV/Rostock/34 (H7N1), are still not fully understood. The
      aim of this work was elucidate the role of two mutations
      (D701N and S714I or S714R) in the PB2 subunit of the viral
      polymerase that were found in H5N1 isolates of humans and
      poultry and are associated with an increase in host-range and
      pathogenicity for mammals. The human H5N1 isolate
      A/Thailand/1 (Kan-1)/04 was used as a model to study the
      effect of the mentioned mutations. 1. It can be shown, that
      all introduced mutations, D701N, S714I or S714R in the PB2
      protein are capable of increasing the activity of the viral
      polymerase in mammalian cells significantly. In combination
      with D701N, either mutation S714I or S714R increases the
      polymerase activity even further. 2. Recombinant Influenza A
      viruses bearing the respective mutations alone or in
      combination were generated and used in growth kinetics and
      animal experiments. 3. In recombinant viruses, the mutation
      D701N alone is responsible for a significantly faster
      replication of viruses in cells of mammalian origin. The
      mutations S714I or S714R alone do not enhance viral
      replication. Only a combination of either substitution at
      position 714 with 701N results in an enhanced replication. 4.
      In contrast to mammalian cells, mutations S714I and S714R
      enhance polymerase activity in avian cells, while D701N has
      no positive effect. However, this enhanced polymerase
      activity does not lead to an increased replication rate in
      avian cells. 5. To assess the influence of the aforementioned
      mutations on pathogenicity, infection studies in mice were
      done. Here it could be observed, that mutation D701N alone is
      the major contributor to an increase in pathogenicity. Again,
      mutations S714I and S714R, in combination with 701N, increase
      pathogenicity even further. If position 701 is avian-like
      however, mutant viruses with S714I or S714R are attenuated.
      6. While performing the growth kinetics in mammalian cells,
      viruses with avian-like 701D often mutated to the
      mammalian-like 701N or even at other, adaption-related
      positions in the PB2 subunit, indicating a strong selective
      pressure.