Glykosylierung und intrazellulärer Transport des SARS-Coronavirus Membranproteins

Respiratorische Infektionskrankheiten sind weltweit stark verbreitet und werden u. a. durch Rhino-, Influenza-, Adeno- oder Coronaviren, aber auch durch bakterielle Keime wie Mycoplasmen und Chlamydien ausgelöst. Im Winter 2002/2003 kam es in der südchinesischen Provinz Guangdong zum Ausbruch einer schweren Lungenerkrankung, die mit einer hohen Mortalität von ca. 10 % einherging und aufgund ihres schweren Krankheitsbildes „severe acute respiratory syndrome“ (SARS) genannt wurde. Der ursächliche Erreger konnte der Virusfamilie Coronaviridae zugeordnet werden (SARS-CoV). Das Membran- oder M-Protein der Coronaviren ist das in der Virushülle am häufigsten vorkommende Protein und dient durch die Interaktion mit allen viralen Strukturproteinen als Gerüst für die Assemblierung neuer Virionen im ER-Golgi-intermediären Kompartiment (ERGIC). In der vorliegenden Arbeit wurde die Topologie, die Prozessierung und der intrazelluläre Transport des SARS-CoV M-Proteins charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass das M-Protein eine kurze N-terminale Ektodomäne, drei transmembranale Segmente und eine C-terminale Endodomäne besitzt. Nach rekombinanter Expression und in SARS-CoV infizierten Zellen lag das M-Protein sowohl in unmodifizierter Form als auch N-glykosyliert vor. Nach Mutation der N-Glykosylierungsstelle des M-Proteins innerhalb eines infektiösen cDNA-Klons des SARS-CoV konnten rekombinante Viren gewonnen werden, die hinsichtlich ihrer Wachstumseigenschaften und ihrer Morphologie dem Wildtyp-Virus glichen (Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. C. Drosten, Bernhard-Nocht Institut Hamburg). In Immunfluoreszenzanalysen wurde eine glykosylierungsunabhängige Akkumulation des MProteins im ERGIC und im Golgi-Komplex beobachtet. Ein Teil des M-Proteins konnte nach rekombinanter Expression an der Plasmamembran und in endozytierten Vesikeln detektiert werden. Die Re-Endozytose des M-Proteins wird durch den C-Terminus des Proteins vermittelt und ist vermutlich nicht mit der Anreicherung des Proteins im ERGIC/Golgi-Komplex assoziiert. Ferner konnte in Koexpressionsstudien gezeigt werden, dass das MProtein die intrazelluläre Lokalisation des an der Oberfläche exprimierten Spike-Proteins beeinflusst und in perinukleären Bereichen zurückhält. Die in dieser Arbeit untersuchte N-Glykosylierung des SARS-CoV M-Proteins und der Einfluss des Proteins auf den unterdrückten Transport des hochimmunogenen Spike-Proteins an die Zelloberfläche könnten einen modulatorischen Effekt auf die Viruspathogenese und die Immunantwort des Wirtes ausüben