title: Phosphorylation of Marburgvirus NP and its influence on the viral life cycle
title: Der Einfluss der Phosphorylierung von Marburgvirus NP auf den viralen Lebenszyklus
Creators: name: Kelterbaum, Anne
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Phosphorylierungsregion VII
Replikation , Transkription
phosphorylation region VII
Phosphorylierung
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Marburgvirus , Nucleoprotein
viraler Replikationszyklus , Phosphorylierungsregion VI
phosphorylation region VI
Marburgvirus , Nukleoprotein
viral life cycle

description: Marburgvirus (MARV), Ebolavirus
      (EBOV) and Lloviuvirus (LLOV) form the family Filoviridae and
      possess a single-stranded RNA genome of negative polarity.
      Causing severe hemorrhagic fevers in humans and nonhuman
      primates, filoviruses are classified as BSL-4 pathogens. The
      nucleoprotein NP, together with the viral proteins VP30,
      VP35, VP24 and the polymerase L, form the nucleocapsid that
      encapsidates the viral RNA. Previous studies have shown that
      NP is phosphorylated at C-terminal serine and threonine
      residues. While in infected cells both phosphorylated and
      unphosphorylated NP can be detected, only the phosphorylated
      form is incorporated into released viral particles,
      suggesting a role of the phosphorylation in virogenesis.
      Seven phosphorylation regions have been identified in NP, one
      of those (phosphorylation region II) has already been studied
      more in detail. Phosphorylation regions VI and VII were
      studied in the present thesis, the function of the serine
      residues‘ phosphorylation in these regions was characterized.
      Using phosphomimetic mutants it could be shown that the
      phosphorylation of a single residue (S602) in phosphorylation
      region VI is sufficient for the conformational change of NP.
      NP that is phosphorylated at S602 is preferentially
      transported from the viral inclusion bodies that represent
      areas of viral replication and transcription to the plasma
      membrane when compared to the unphosphorylated form.
      Therefore, predominantly phosphorylated NP is available for
      the budding of new virions. The phosphorylation of the single
      serine (S619) in phosphorylation region VII was also studied
      by using phosphomimetic mutants: Replication and/or
      transcription are enhanced when S619 is unphosphorylated so
      that enough viral proteins and viral RNA are synthesized for
      the budding of new viral particles. Phosphorylation of S619
      however is required for an efficient interaction with the
      nucleocapsid protein VP24 and therefore the formation of
      functionally active nucleocapsids. Taken together, the
      results presented in this thesis underline the importance of
      the phosphorylation of NP for the viral life cycle: The
      dynamic phosphorylation of NP conveys a broad spectrum of
      functions that are important in different stages of the viral
      life cycle.
description: Das Marburgvirus (MARV) bildet
      zusammen mit Ebolavirus (EBOV) und Lloviuvirus (LLOV) die
      Familie der Filoviridae und besitzt ein einzelsträngiges
      RNA-Genom negativer Orientierung. Filoviren werden als
      BSL-4-Pathogene klassifiziert, da sie schwere hämorrhagische
      Fieber bei Menschen und Affen verursachen. Das Nukleoprotein
      NP bildet zusammen mit den viralen Proteinen VP30, VP35, VP24
      und der Polymerase L das Nukleokapsid, das die virale RNA
      umschließt. Frühere Studien haben gezeigt, dass NP an
      C-terminalen Serin- und Threoninresten phosphoryliert ist.
      Während in infizierten Zellen sowohl die phosphorylierte als
      auch die unphosphorylierte Form von NP nachgewiesen werden
      können, wird in neu gebildete Viruspartikel ausschließlich
      die phosphorylierte Form eingebaut, was auf eine Funktion der
      Phosphorylierung in der Bildung neuer Viruspartikel hinweist.
      Für NP wurden sieben Phosphorylierungsregionen beschrieben,
      wovon bisher eine (Phosphorylierungsregion II) näher
      funktionell charakterisiert wurde. In der vorliegenden Arbeit
      wurden die Phosphorylierungsregionen VI und VII genauer
      untersucht und die Funktion der Phosphorylierung der
      Serinreste in diesen Regionen charakterisiert. Mit Hilfe
      phosphomimetischer Mutanten konnte nachgewiesen werden, dass
      die Phos-phorylierung eines einzelnen Serinrests (S602) in
      Phosphorylierungsregion VI für die Konformationsänderung von
      NP ausreicht. Eine Phosphorylierung von NP an Position S602
      bewirkt im Vergleich zur unphosphorylierten Form einen
      verbesserten Transport von den viralen inclusion bodies als
      den Orten viraler Replikation und Transkription zur
      Plasmamembran, womit bevorzugt phosphoryliertes NP zum
      Zusammenbau und zur Freisetzung neuer Viren zur Verfügung
      steht. Die Phosphorylierung vom einzigen Serinrest (S619) in
      Phosphorylierungsregion VII wurde ebenso mit
      phosphomimetischen Mutanten untersucht: Ist NP an Position
      S619 nicht phosphoryliert, so werden Replikation und/oder
      Transkription unterstützt, damit zur Freisetzung neuer Viren
      ausreichend virale Proteine und virale RNA zur Verfügung
      stehen. Für eine effiziente Interaktion mit dem weiteren
      Nukleokapsidprotein VP24 und damit die Bildung funktioneller
      Nukleokapside ist allerdings die Phosphorylierung von S619
      essentiell. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit generierten
      Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit der
      Phosphorylierung des Nukleoproteins für den viralen
      Replikationszyklus: Die dynamische Phosphorylierung
      verschiedener Aminosäuren führt zu einem breiten Spektrum
      verschiedener Funktionen von NP, die zu verschiedenen
      Zeitpunkten im Replikationszyklus von Bedeutung sind.