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Activation and inhibition of the type I interferon pathway in tick-borne encephalitis virus infection

Manuela Schmid

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Thomas Alfred Decker

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DOI

10.25365/thesis.5190

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30039.38776.875062-7

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) Virus gehört zur Gattung der Flaviviren, Familie Flaviviridae und besteht aus einem einsträngigem RNA Genom mit positiver Polarität. Angeborene Immunität ist wichtig, um Virusstrukturen und Virusreplikation von RNA Viren zu erkennen. Säugetierzellen verfügen über pathogene Erkennungsrezeptoren (PRR) um Produkte der Virusreplikation zu erkennen und Signalkaskaden zu aktivieren, die zur Etablierung eines antiviralen Zustandes durch die Induktion von Typ I Interferonen (IFN) führen. In dieser Studie untersuchten wir die Interaktion des FSME Virus mit dem angeborenen Wirtsimmunsystem. Von besonderem Interesse war die Rolle von Typ I Interferonen in FSME Virus Infektionen in vitro und die Mechanismen die zur Interferon Aktivierung führen. Wir zeigten, dass die Infektion von Zellen mit replizierendem Virus oder die Transfektion von selbst-replizierender viraler RNA zu der Aktivierung von Typ I IFN mRNA Transkription führte. Zusätzlich war nur ″Ganzlängen″ RNA fähig ein Reportergen mit einem davor geschalteten IFNβ Promoter zu aktivieren. Unsere Ergebnisse bewiesen, dass IFNα/β Signalisierung von RNA Replikation abhängt. Weiters ist die virale RNA Replikation ein zentraler Mechanismus in der Aktivierung von Typ I IFN Induktion. Außerdem zeigten wir dass IRF3 (interferon regulatory factor 3) eine wichtige Rolle in der Kontrolle von viraler Replikation spielt. Mauszellen, die über kein IRF3 mehr verfügten und die mit TBEV infiziert wurden, wiesen eine stark erhöhte Virusreplikation auf. Diese Zellen aktivierten kein IFNα/β. Im Gegensatz induzierten Wildtyp Zellen sehr stark die IFN Produktion, was zu einer Verminderung der Virusreplikation führte und zeigt, dass IRF3 ein Hauptregulator in der Typ I IFN Signalisierung ist. Der Transkriptionsfaktor ist wichtig, um Virusreplikation durch die Induktion von IFNα/β zu bekämpfen. Überaschenderweise führte die Infektion durch das FSME Virus nur zu geringer IFNα/β Aktivierung und aus diesem Grund testeten wir, ob es die Entstehung von IFN hemmt. Schließlich identifizierten wir das FSME Virus als einen Inhibitor des IFNα/β Systems. Das Virus interagiert mit Komponenten der Typ I IFN Signalkaskade in frühen Stadien durch die Inhibierung von IFN Induktion und in später Phase in der Etablierung eines antiviralen Zustandes durch die Inhibierung von STAT-1 Phosphorylierung.

Abstract

(Englisch)

Tick-borne encephalitis virus (TBEV) is a member of the genus Flaviviruses, family Flaviviridae and contains a single stranded (ss) RNA genome with positive polarity. Innate immunity is important to recognize viral structures and control viral replication of RNA viruses. Mammalian cells provide pathogen recognition receptors (PRRs) to detect products of viral replication and to trigger signal cascades, which result in the establishment of an antiviral state by the induction of type I interferons (IFNs). Here, we investigated the interaction of TBEV with the host innate immune system. In particular, we were interested in the role of type I interferons on TBEV infections in vitro and on mechanisms leading to IFN activation. We showed that infection of cells with replicating virus or transfection of self replicating viral RNAs lead to the activation of type I IFN mRNA transcription. In addition, only full length RNA of TBEV was able to activate an IFNβ promoter driven reporter gene. Our results indicated that IFNα/β signalling is RNA replication dependent. Moreover, virus RNA replication is a central mechanism in the activation of type I IFN induction. Furthermore, we showed that the interferon regulatory factor 3 plays (IRF3) an important role in the control of viral replication. IRF3 deficient cells infected with TBEV exhibited a strong enhancement of virus replication. These cells did not activate IFNα/β. On the contrary, wild-type cells strongly induced IFN production, which lead to the suppression of virus replication, indicating that IRF3 is a main regulator in type I IFN signalling and essential to combat viral replication by inducing IFNα/β. Surprisingly, TBEV infection only lead to low IFNα/β activation and therefore we analysed if TBEV inhibits IFN expression. Finally, we identified TBEV as an inhibitor of the IFNα/β system. The virus interferes with components of the type I IFN signalling cascade at early stages by inhibiting IFN induction and on later periods in the establishment of an anti viral state by inhibition of STAT-1 phosphorylation.

Autor*innen

Manuela Schmid

Haupttitel (Englisch)

Activation and inhibition of the type I interferon pathway in tick-borne encephalitis virus infection

Paralleltitel (Deutsch)

Aktivierung und Inhibierung des Typ I Interferon Weges in Frühsommer-Menigoenzephalits Virus Infektion

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

99 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Thomas Alfred Decker

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC08158753

Utheses ID

4640

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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