C-type lectin receptors in vector/host-virus interactions of arthropod-borne bunyaviruses
Von Arthropoden übertragene Bunyaviren verursachen weltweit Krankheiten bei Mensch und Tier, wie die periodischen Ausbrüche des Rifttalfiebers in Afrika mit schwerwiegenden wirtschaftlichen Einbußen aufgrund von hohen Verlusten in Nutztierbeständen und Erkrankungen beim Menschen verdeutlichen. Für viele dieser Zoonosen gibt es weder Impfstoffe noch spezifische Medikamente. Um einen tieferen Einblick in die Virus/Wirt-Interaktionen zu erhalten, beschäftigt sich dieses Projekt mit der Frage, wie Bunyaviren von C-Typ Lektin-Rezeptoren (CLR) erkannt werden. Diese CLRs sind eine große Gruppe von kohlenhydratbindenden Mustererkennungsrezeptoren, die auch auf antigenpräsentierenden Zellen exprimiert werden. Von einigen CLRs ist bereits bekannt, dass sie an der Bindung von Viren beteiligt sind und sowohl Viruseintritt als auch antivirale Immunreaktionen, wie z. B. Kreuzpräsentation oder pro-inflammatorische Reaktionen, induzieren können. Jedoch ist allgemein nur sehr wenig über das genaue Zusammenspiel zwischen CLR und Viren bekannt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, neue potenzielle Bunyavirus-CLR Kandidaten zu finden und zu charakterisieren, wofür eine CLR-hFc-Fusionsprotein-Bibliothek verwendet wurde, um die Bindung von CLRs an virale Partikel in einem ELISA-basierten System zu untersuchen. Da Bunyaviren durch Arthropoden auf verschiedene Wirte übertragen werden und auch CLRs in Wirbeltieren und Wirbellosen vorkommen, wurde ein artenübergreifender Ansatz verwendet, bei dem sowohl CLRs von Menschen, Mäusen, Schafen als auch von Stechmücken (Aedes aegypti) getestet wurden. Für das La-Crosse-Enzephalitis-Virus (LACV) und das Rifttalfieber-Virus (RVFV) konnten so mögliche neue Rezeptorinteraktionen nachgewiesen werden, wie zum Beispiel mit den CLRs mLangerin, mDectin-2, mMincle und im Falle des RVFV auch oMcl, oDcir, aeCLT23 und aeCLSP2. Die genaue Rolle dieser Rezeptoren in Bezug auf Viruseintritt oder antiviraler Immunantwort erfordert jedoch tiefergehende Analysen. Da die CARD9-assozierten CLRs Mincle, Dectin-1, and Dectin-2 scheinbar an der Bindung von LACV/RVFV beteiligt sind, wurde die Rolle der mMincle/CARD9-Achse während einer LACV-Infektion genauer untersucht. Nach Stimulation mit LACV konnte eine verringerte proinflammatorische Zytokinreaktion in Mincle-/- und CARD9-/- dendritischen Zellen aus dem Knochenmark der Maus beobachtet werden, jedoch schien dies keinen Einfluss auf die Virusevasion zu haben. Somit scheint die mMincle/CARD9-Achse während einer LACV-Infektion eine untergeordnete Rolle spielen. Die anderen neu entdeckten möglichen Bindungskandidaten stellen jedoch weiterhin vielversprechende Rezeptoren in Bezug auf einen möglichen Einfluss in Virusevasion oder anti-viraler Immunantwort dar, weshalb es sinnvoll ist, diese Virus/CLR-Interaktionen zukünftig näher zu untersuchen.
Arthropod-borne bunyaviruses cause diseases in humans and animals worldwide. The periodic outbreaks of Rift Valley fever in Africa with severe economic loss due to death in livestock and fatal diseases in humans demonstrate the clinical relevance. For many of these zoonoses neither vaccines nor specific drugs are available. To gain a deeper insight into the virus/host-interaction, our project tackles the question how bunyaviruses are recognized by C-type lectin receptors (CLR). The CLR superfamily is a large group of carbohydrate-binding pattern recognition receptors, of which several members are expressed by antigen-presenting cells. Some CLRs are already known to be involved in virus binding, which may lead to viral immune evasion or antiviral immune responses, like cross-presentation or pro-inflammatory responses. However, for most CLRs little is known about their role in viral infection, also for bunyaviruses, as only the human CLRs DC-SIGN and L-SIGN were shown to be involved in bunyavirus entry. This thesis aims to find and characterize new potential bunyavirus CLR binding candidate receptors and therefore, a CLR-hFc fusion protein library is used and expanded to study the interactions of CLRs with viral particles in an ELISA-based system. As the bunyaviruses are transmitted by arthropods to different hosts and CLRs are present in vertebrate and invertebrate species, a cross-species approach was used by testing both human, mouse, ovine and mosquito (Aedes aegypti) CLRs. An ELISA performed with La Crosse virus (LACV) and Rift Valley fever virus (RVFV) resulted in new binding candidates, like mLangerin, mDectin-1, mDectin-2, mMincle, and in case of RVFV also oMcl, oDcir, aeCLT23, and aeCLSP2. However, the exact role of these receptors in viral entry or antiviral host immune responses requires further and deeper analysis. As the CARD9-associated CLRs Mincle, Dectin-1, and Dectin-2 seem to bind LACV/RVFV, the impact of the mMincle/CARD9 axis upon LACV infection was investigated in more detail. An impaired proinflammatory cytokine response was observed in Mincle-/- and CARD9-/- bone-marrow derived dendritic cells challenged with LACV, but no differences in LACV-titer compared to WT. Thus, the mMincle/CARD9 axis may play a minor role during LACV infection, but the other newfound binding candidate receptors may be still promising CLRs which may lead to viral immune evasion or antiviral immune responses, so it is worthwhile to investigate these virus/CLR interactions in greater detail.
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