Coronaviren waren bis zur Covid-19-Pandemie als relativ harmlose Viren bekannt, die
zumeist mild verlaufende Erkrankungen des oberen Respirationstraktes verursachen.
Sie sind behüllte Viren, die über eine Einzelstrang-RNA positiver Polarität verfügen.
Neben den Strukturproteinen sind die Nichtstrukturproteine Gegenstand aktueller
Forschung. Die konservierte coronavirale Makrodomäne (MacD) ist Teil des
Nichtstrukturproteins 3 (nsp3). Sie besitzt ADP-Ribose-1”-Monophosphatase-Aktivität,
kann an ADP-Ribose binden und hat De-mono-ADP-Ribosylierungsaktivität. Diese
Aktivitäten interferieren sehr wahrscheinlich mit den durch die Wirtszelle initiierten
antiviral wirkenden posttranslationale Modifikationen zellulärer und/oder viraler Proteine
und steigern so die virale Virulenz oder Replikationseffizienz.
Für diese Dissertationsschrift wurden die Makrodomänen des Hepatis-E-Virus, des
Chikungunya-Virus, des Weißbrassenvirus und des humanen Coronavirus 229E sowie
davon abgeleitete durch ortsspezifische Mutagenese generierte Varianten in E. coli
exprimiert, aufgereinigt und hinsichtlich ihrer De-mono-ADP-Ribosylierungsaktivität
untersucht. Dadurch konnte gezeigt werden, dass bestimmte Aminosäuresubstitutionen
innerhalb der Makrodomäne zur Beeinträchtigung der Aktivität oder zum
Funktionsverlust führen. Mögliche Ursachen dieser reduzierten Aktivität werden auf der
Grundlage vorhandener Strukturmodelle diskutiert.
Virale Infektionen führen zu einer umfassenden zellulären Antwort, einschließlich der
angeborenen Immunantwort. Dazu gehören auch postranslationale Modifikationen von
Proteinen durch zelluläre poly(ADP-Ribose)-Polymerasen (PARPs) und die
Ausschüttung von Interferonen. Im Rahmen einer Transkriptomanalyse wurde die
differentielle Genexpression von Interferon-kompetenten MRC-5-Zellen nach Infektion
mit dem humanen Coronaviren 229E (Wildtyp und Makrodomänen-Mutanten)
untersucht. Die hier gezeigten Daten erweitern das Verständnis für die Struktur und
Funktionsweise der coronaviralen Makrodomäne und geben Einblicke in die zelluläre
Antwort auf Infektionen von Viren, die aktive oder inaktive Makrodomänen kodieren.
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