Transmissionselektronenmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Institut für Virologie der Philipps-Universität erforscht schwerpunktmäßig die Molekularbiologie und Pathogenese von Viren, die der höchsten Sicherheitsstufe angehören (BSL- 4). Für diese Arbeiten wurde ein modernes BSL-4 Labor errichtet, welches seit 2008 in Betrieb ist. Hochpathogene Erreger wie Ebola-Virus, Influenza-Virus 1918, SARS Corona-Virus, Nipah-Virus und Krim-Kongo-Hämorrhagisches-Fieber-Virus werden hier unter höchsten Sicherheitsbedingungen untersucht. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen Studien zum Zusammenbau und zur Freisetzung von Viren aus infizierten Zellen. Die Identifizierung und Charakterisierung von zellulären Strukturen, die für die virale Vermehrung benötigt werden, ergeben neue Ziele für moderne antivirale Therapien. Das neu beschaffte Elektronenmikroskop wurde erfolgreich in verschiedenen Projekten eingesetzt. Es wurden die Replikationszyklen von Nipah-, Influenza-, Marburg- und Ebola-Virus untersucht und besonders die Freisetzung der Viren an der Plasmamembran charakterisiert. Der genaue Ort der Freisetzung spielt für die Ausbreitung von Viren aus polarisierten Epithelzellen, z.B. im Respirationstrakt eine wichtige Rolle. So konnte für Nipah-Virus gezeigt werden, dass polarisierte Zellen zwar sowohl von der apikalen als auch basolateralen Seite infiziert werden können, die Virionen aber ausschließlich am apikalen Zellpol ausgeschleust werden. Für den Ort der Ausschleusung scheint die polarisierte intrazelluläre Verteilung des Matrixproteins verantwortlich zu sein, welches auch weitere virale Eigenschaften, wie Fusogenität und Stabilität beeinflusst. Weitere Einsatzgebiete des neuen Elektronenmikroskops waren Untersuchungen zur Adaptation von Marburg-Virus an neue Wirtsspezies. Hier konnte mittels morphologischer Analysen gezeigt werden, dass die erhöhte Replikationsfähigkeit von an Meerschweinchen adaptiertem Virus die Ultrastruktur der viralen Nukleokapside, die als Matrizen für die Aktivität des Polamerasekomplexes dienen, nicht beeinflusst. Ebenfalls wurde der intrazelluläre Transport von Marburg-Virus Nukleokapsiden untersucht und in Kombination von Ultrastrukturanalyse und hochauflösenden Immunfluoreszenzanalysen gezeigt, dass am hinteren Pol der Nukleokapside Aktinmoleküle akkumulieren, was die langgestreckten Partikel wahrscheinlich in Richtung Plasmamembran treibt. Dieser Befund unterstützt andere Befunde aus denen hervorging, dass die Polymerisation von Aktin essentiell für den Transport von Marburg- und Ebola-Virus Nukleokapsiden ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Actin filaments disruption and stabilization affect measles virus maturation by different mechanisms. Virol J. 2013;10:249
Dietzel E, Kolesnikova L, Maisner A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1743-422X-10-249) - Influenza virus budding from the tips of cellular microvilli in differentiated human airway epithelial cells. J Gen Virol. 2013;94(Pt 5):971-6
Kolesnikova L, Heck S, Matrosovich T, Klenk HD, Becker S, Matrosovich M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1099/vir.0.049239-0) - Live-cell imaging of Marburg virus-infected cells uncovers actin-dependent transport of nucleocapsids over long distances. Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110(35):14402-7
Schudt G, Kolesnikova L, Dolnik O, Sodeik B, Becker S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1307681110) - Nipah virus entry and egress from polarized epithelial cells. J Virol. 2013 Mar;87(6):3143-54
Lamp B, Dietzel E, Kolesnikova L, Sauerhering L, Erbar S, Weingartl H, Maisner A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/JVI.02696-12) - Interaction with Tsg101 is necessary for the efficient transport and release of nucleocapsids in Marburg virus-infected cells. PLoS Pathog. 2014; 10(10):e1004463
Dolnik O, Kolesnikova L, Welsch S, Strecker T, Schudt G, Becker S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004463) - A Single Amino Acid Change in the Marburg Virus Matrix Protein VP40 Provides a Replicative Advantage in a Species-Specific Manner. J Virol. 2015; 90(3):1444-54
Koehler A, Kolesnikova L, Welzel U, Schudt G, Herwig A, Becker S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/JVI.02670-15) - Marburg virus inclusions: A virus-induced microcompartment and interface to multivesicular bodies and the late endosomal compartment. Eur J Cell Biol. 2015; 94(7-9):323-31
Dolnik O, Stevermann L, Kolesnikova L, Becker S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ejcb.2015.05.006) - Nipah Virus Matrix Protein Influences Fusogenicity and Is Essential for Particle Infectivity and Stability. J Virol. 2015; 90(5):2514-22
Dietzel E, Kolesnikova L, Sawatsky B, Heiner A, Weis M, Kobinger GP, Becker S, von Messling V, Maisner A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/JVI.02920-15) - Transport of Ebolavirus Nucleocapsids Is Dependent on Actin Polymerization: Live-Cell Imaging Analysis of Ebolavirus-Infected Cells. J Infect Dis. 2015; 212 Suppl 2:S160-6
Schudt G, Dolnik O, Kolesnikova L, Biedenkopf N, Herwig A, Becker S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/infdis/jiv083) - Synthetically derived bat influenza A-like viruses reveal a cell type- but not species-specific tropism. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Oct 24
Moreira ÉA, Locher S, Kolesnikova L, Bolte H, Aydillo T, García-Sastre A, Schwemmle M, Zimmer G
(Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1608821113)
