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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:hebis:77-30575
URL: http://ubm.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2012/3057/

An interferon regulatory factor element controls the major immune modulator of murine cytomegalovirus

Wilhelmi, Vanessa

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Dokument 1.pdf (5.224 KB)


Freie Schlagwörter (Deutsch): murines Cytomegalovirus , Immunmodulation , IRFE
Freie Schlagwörter (Englisch): murine cytomegalovirus , immune modulation , IRFE
Fachbereich: 10: Biologie
DDC-Sachgruppe: 570 - Biowissenschaften, Biologie
DDC-Sachgruppe: 610 - Medizin
DDC-Sachgruppe: 500 - Naturwissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Jahr: 2012
Publikationsdatum: 12.03.2012
Inhaltszusammenfassung auf Englisch: Immune modulation by herpesviruses, such as cytomegalovirus, is critical for the establishment of acute and persistent infection confronting a vigorous antiviral immune response of the host. Therefore, the action of immune-modulatory proteins has long been the subject of research, with the final goal to identify new strategies for antiviral therapy.\r\nIn the case of murine cytomegalovirus (mCMV), the viral m152 protein has been identified to play a major role in targeting components of both the innate and the adaptive immune system in terms of infected host-cell recognition in the effector phase of the antiviral immune response. On the one hand, it inhibits cell surface expression of RAE-1 and thereby prevents ligation of the activating natural killer (NK)-cell receptor NKG2D. On the other hand, it decreases cell surface expression of peptide-loaded MHC class I molecules thereby preventing antigen presentation to CD8 T cells. Ultimately, the outcome of CMV infection is determined by the interplay between viral and cellular factors.\r\nIn this context, the work presented here has revealed a novel and intriguing connection between viral m152 and cellular interferon (IFN), a key cytokine of the immune system: \r\nthe m152 promoter region contains an interferon regulatory factor element (IRFE) perfectly matching the consensus sequence of cellular IRFEs.\r\nThe biological relevance of this regulatory element was first suggested by sequence comparisons revealing its evolutionary conservation among various established laboratory strains of mCMV and more recent low-passage wild-derived virus isolates. Moreover, search of the mCMV genome revealed only three IRFE sites in the complete sequence. Importantly, the functionality of the IRFE in the m152 promoter was confirmed with the use of a mutant virus, representing a functional deletion of the IRFE, and its corresponding revertant virus. In particular, m152 gene expression was found to be inhibited in an IRFE-dependent manner in infected cells. Essentially, this inhibition proved to have a severe impact on the immune-modulatory function of m152, first demonstrated by a restored direct antigen presentation on infected cells for CD8 T-cell activation. Even more importantly, this effect of IRFE-mediated IFN signaling was validated in vivo by showing that the protective antiviral capacity of adoptively-transferred, antigen-specific CD8 T cells is also significantly restored by the IRFE-dependent inhibition of m152. Somewhat curious and surprising, the decrease in m152 protein simultaneously prevented an enhanced activation of NK cells in acute-infected mice, apparently independent of the RAE-1/NKG2D ligand/receptor interaction but rather due to reduced ‘missing-self’ recognition.\r\nTaken together, this work presents a so far unknown mechanism of IFN signaling to control mCMV immune modulation in acute infection.\r\n\r\n
Inhaltszusammenfassung auf Deutsch: Die Immunmodulation durch Herpesviren, wie das Cytomegalovirus, ist wichtig für die Etablierung akuter und persistenter Infektion, im Zuge einer starken antiviralen Immunantwort des Wirts. Die immun-modulatorische Funktion viraler Proteine ist daher seit langem Gegenstand der Forschung, mit dem Ziel neue Strategien für die antivirale Therapie zu identifizieren. \r\n Im Fall von murinem Cytomegalovirus (mCMV), wurde das virale m152 Protein als wichtiger Modulator des angeborenen und des adaptiven Immunsystems identifiziert, in Bezug auf die Erkennung infizierter Wirtszellen in der Effektorphase der antiviralen Immunantwort. Zum einen inhibiert es die Zelloberflächenexpression von RAE-1 und verhindert somit die Ligation mit dem aktivierenden Natürlichen Killer (NK)- Zell Rezeptor NKG2D. Zum anderen reduziert es die Zelloberflächenexpression von peptid-beladenen MHC Klasse I Molekülen und verhindert so die Antigen Präsentation für CD8 T Zellen. Der Verlauf der CMV Infektion wird letztendlich vom Zwischenspiel viraler und zellulärer Faktoren bestimmt. In diesem Sinn hat die hier beschriebene Arbeit einen neuen und interessanten Zusammenhang aufgedeckt zwischen viralem m152 und zellulärem Interferon (IFN), einem wichtigen Cytokin des Immunsystems: \r\nDie m152 Promotor-region enthält ein IFN regulatory factor element (IRFE), das absolut der Consensus-Sequenz zellulärer IRFEs entspricht. \r\nDie biologische Relevanz dieses regulatorischen Elements wurde zuerst durch eine Sequenzanalyse bestätigt, die deren evolutionäre Konservierung unter verschiedenen etablierten Laborstämmen von mCMV und aktuellen Wildmaus-Derivaten des Virus demonstrierte. Darüber hinaus wurden insgesamt nur 3 IRFEs im gesamten mCMV Genom gefunden. Die Funktionalität der IRFE im m152 Promotor wurde durch eine Virusmutante, mit funktioneller Deletion der IRFE, und der entsprechenden Revertante bestätigt. Insbesondere wird die m152 Genexpression in Anbhängigkeit der IRFE inhibiert. Diese Inhibition hat einen essentiellen Einfluss auf die immun-modulatorische Funktion von m152, erstmals gezeigt durch die Wiederherstellung der direkten Antigenpräsentation durch infizierte Zellen für die Aktivierung von CD8 T Zellen. Im Besonderen wurde dieser IRFE-gesteuerte Effekt des IFN signalings in vivo reproduziert, indem gezeigt wurde, dass die protektive antivirale Kapazität von adoptiv-transferierten, antigen-spezifischen CD8 T Zellen auch signifikant wiederhergestellt werden konnte durch die IRFE-abhängige Inhibition von m152. Überraschenderweise verhindert die Inhibition von m152 eine verstärkte Aktivierung von NK Zellen in akut infizierten Mäusen, offensichtlich unabhängig von der RAE-1/NKG2D Ligand/Rezeptor Interaktion sondern eher durch eine Reduktion der ‚missing-self‘ Erkennung. \r\nZusammengefasst hat die Arbeit ein bisher unbekannten Mechanismus des IFN signaling aufgedeckt, durch den die Immunmodulation durch CMV während der akuten Infektion kontrolliert wird. \r\n