Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)TiHo eLib

Investigations of cellular determinants involved in the entry process of bovine and porcine pestiviruses

The genus Pestivirus comprises highly relevant animal pathogens, such as bovine viral diarrhea virus type 1 and 2 (BVDV-1 and -2; here: BVDV) and classical swine fever virus (CSFV). Over the past two decades, further pestiviruses have been discovered, some of which have been studied in this work. HoBi-like pestivirus (HoBiPeV) shows many similarities to BVDV and is widely distributed, while giraffe pestivirus (GPeV) has only been isolated twice. Bungowannah pestivirus (BuPV) has so far caused only one outbreak, while atypical porcine pestivirus (APPV) frequently causes congenital tremor in newborn piglets. In this work, the role of the BVDV receptor complement regulatory protein CD46 (CD46) in cell entry of HoBiPeV and GPeV was investigated using bovine CD46-knockout and -rescue cells. The relevance of the low density lipoprotein receptor (LDLR) in infection with CSFV, BuPV and APPV was studied using genetically engineered porcine cells with altered LDLR expression levels. In addition, antibody-mediated blocking of CD46 and LDLR was performed. Furthermore, adaptation of HoBiPeV and GPeV to heparan sulfate (HS) as it is known for other pestiviruses was analyzed. The results show that HoBiPeV uses the same cellular receptor as BVDV, but is able to escape its dependency on CD46 by adaptation to HS, while GPeV is largely independent of CD46, but also able to adapt to HS. For BuPV and APPV, LDLR does not seem to play a distinct role. However, it was shown to have a significant impact on CSFV infection, revealing parallels between CSFV and hepatitis C virus as well as different flaviviruses. Taken together, this work identified CD46 as a major receptor of HoBiPeV and LDLR as an important cellular factor for CSFV infection. It also showed that the virus-host interactions of pestiviruses are more diverse than previously assumed.

Das Genus Pestivirus beinhaltet die Tierseuchenerreger Bovines Virusdiarrhoe-Virus Typ 1 und 2 (BVDV-1 und -2, hier: BVDV) und Klassisches Schweinepest-Virus (KSPV). HoBi-ähnliche Pestiviren (HoBiPeV) weisen viele Ähnlichkeiten zu BVDV auf und sind weit verbreitet, während das Giraffen-Pestivirus (GPeV) bisher nur zweimal isoliert worden ist. Das Bungowannah Pestivirus (BuPV) hat bisher erst einen Ausbruch verursacht, während das Atypische Porzine Pestivirus (APPV) regelmäßig Kongenitalen Tremor bei neugeborenen Ferkeln auslöst. In dieser Arbeit wurde die Rolle des BVDV-Rezeptors Membrancofaktorprotein (CD46) im Zelleintritt von HoBiPeV und GPeV mithilfe boviner CD46-Knockout und -Rescue Zellen untersucht. Die Bedeutung des LDL-Rezeptors (LDLR) für Infektionen mit KSPV, BuPV und APPV wurde mithilfe genetisch modifizierter porziner Zellen mit veränderter LDLR-Expression untersucht. Zusätzlich wurden CD46 und LDLR mit Antikörpern blockiert. Darüber hinaus wurde die Adaptation von HoBiPeV und GPeV an Heparansulfat (HS), wie sie bei anderen Pestiviren auftritt, untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass HoBiPeV den gleichen Rezeptor wie BVDV nutzt, allerdings ebenfalls in der Lage ist diese Abhängigkeit durch Adaptation an HS zu umgehen. GPeV ist größtenteils unabhängig von CD46, kann jedoch ebenfalls an HS adaptieren. Für BuPV und APPV scheint LDLR keine bestimmte Rolle zu spielen, während gezeigt wurde, dass es eine erhebliche Bedeutung für KSPV Infektionen hat, was Parallelen zwischen KSPV und Hepatitis C Virus (HCV) sowie verschiedenen Flaviviren offenbart. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit CD46 als wichtiger Rezeptor von HoBiPeV und LDLR als wichtiger zellulärer Faktor für KSPV Infektionen identifiziert. Diese Arbeit hat ebenfalls gezeigt, dass die Virus-Wirt-Interaktionen von Pestiviren diverser sind als bisher angenommen.


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