Charakterisierung des IBV-Spike-Proteins

Das Virus der Infektiösen Bronchitis der Hühner ist ein Coronavirus. Es infiziert vornehmlich Hühner aller Altersklassen. Erkrankte Tiere zeigen vor allem respiratorische Symptome und Schädigungen des Legeapparates. Manche Stämme zeigen einen ausgeprägten Nierentropismus und rufen Nephritis und Nephrose hervor. Obwohl gegen die Infektiöse Bronchitis weltweit Impfstrategien angewendet werden, macht das Auftreten immer neuer Stämme eine IBV-Infektion problematisch. Die Infektiöse Bronchitis zählt zu den wirtschaftlich bedeutendsten Erkrankungen des Wirtschaftsgeflügels. Während für andere Coronaviren bereits bekannt ist, an welche zellulären Rezeptoren die Viren binden, konnte für IBV noch kein Oberflächenmolekül gefunden werden, an welches IB-Virionen binden. Die Bindung der Coronaviren an die Wirtszelle wird über ihr Spike-Protein vermittelt. Das IBV-Spike-Protein besitzt eine Sialinsäure-Bindungseigenschaft. Es ist in der Lage, an Sialinsäuren auf der Oberfläche von Erythrozyten zu binden und somit eine Hämagglutination auszulösen.   Desialylierungsversuche mit Zellkulturen zeigten, dass Sialinsäuren für die Infektion von Zellkulturen durch IBV essentiell sind. Ein Abspalten der Sialinsäuren durch eine Neuraminidase-Behandlung der Zellen macht diese resistent gegenüber einer IBV-Infektion. Dies wurde mit zwei verschiedenen IBV-Stämmen und drei verschiedenen Zellinien gezeigt. Ein Entfernen der a2,3-gebundenen Sialinsäuren reicht aus, um eine IBV Infektion zu verhindern. Daraus kann gefolgert werden, dass IBV an a2,3-gebundene Sialinsäuren als Rezeptordeterminante auf Zellkulturen bindet. Die Affinität zu Sialoglykonjugaten ist jedoch deutlich schwächer ausgeprägt als bei den Vergleichsviren Influenza-A-Virus und Sendai-Virus. Um die Sialinsäurebindungstelle auf dem Spike-Protein in Zukunft mit Hilfe von sogenannten Pseudotypen charakterisieren zu können, muss das S-Protein auf der Zelloberfläche transfizierter Zellen exprimiert werden. Daher war es notwendig zunächst die zelluläre Lokalisation des Spike-Proteins zu untersuchen. Die Expression des S-Proteins in zwei verschiedenen Zelllinien mittels der Expressionsplasmide pTM1 und pCG1 zeigte, dass das S-Protein intrazellulär zurückgehalten wird. Eine Untersuchung der Sequenz im zytoplasmatischen Abschnitt des S-Proteins mit Hilfe von verschiedenen S-Protein-Mutanten ergab, dass das zweite Tyrosin der Sequenz YYTTF für die Retention vom Spike-Protein von entscheidender Bedeutung ist. Wird es durch Alanin ersetzt, so ist ein Transport des Proteins an die Zelloberfläche zu beobachten. Eine Endozytosewirkung dieses Motivs konnte ausgeschlossen werden. Eine Kolokalisation des S-Proteins mit Markerproteinen des Endoplasmatischen Retikulums, des ER-Golgi-intermediären Kompartiments (ERGIC) und des Golgi-Apparates zeigte, dass das S-Protein mit allen drei Markerproteinen eine gewisse Kolokalisation zeigt, wobei die größte Übereinstimmung mit dem Golgi-Apparatmarker zu erkennen ist. Die Expressionsergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Rückhaltemechanismus  erst dann zu greifen scheint, wenn das S-Protein im Golgi-Apparat vorliegt