@phdthesis{Gohrbandt2010,
  author    = {Sandra Gohrbandt},
  title     = {Virulenzpotential des H{\"a}magglutinins verschiedener Serotypen avi{\"a}rer Influenza-Viren},
  journal    = {virulencepotential of haemagglutinine of different Influenza A serotypes},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000869-3},
  year      = {2010},
  abstract  = {Hochpathogene avi{\"a}re Influenza-Viren (HPAIV) entstehen aus niedrig pathogenen avi{\"a}ren Influenza-Viren (LPAIV) durch die Erlangung einer polybasischen Spaltstelle im H{\"a}magglutinin (HA). Diese gilt als Hauptvirulenzdeterminante. Durch die polybasische Spaltstelle kann das HA-Vorl{\"a}uferprotein ubiquit{\"a}r durch Subtilisin- {\"a}hnliche Proteasen gespalten werden, was zu einer systemischen Infektion f{\"u}hrt. Bis jetzt sind in der Natur nur HPAIV der Serotypen H5 und H7 bekannt. Es ist noch unklar, ob die Umgebung der HA-Spaltstelle in der Evolution zum HPAIV angepasst werden muss, oder ob HA vom Serotyp H5 die polybasische HA-Spaltstelle besonders schnell erwerben k{\"o}nnen und ob die artifizielle Einf{\"u}hrung einer polybasischen HA-Spaltstelle in verschiedene LPAIV HA-Serotypen zu einem hochpathogenen Ph{\"a}notyp f{\"u}hrt. Diese drei Fragestellungen wurden in separaten Projekten in der vorliegenden Arbeit untersucht. Vergleiche der HA-Spaltstellenumgebungen zeigten, dass die meisten HPAIV H5- Isolate entweder Serin oder Threonin an Position 323 (H3-Nummerierung) des HA tragen. LPAIV H5-Isolate besitzen dagegen an der korrespondierenden Stelle Valin. Dar{\"u}ber hinaus weisen die meisten LPAIV H5 an Position P2 der HA-Spaltstelle ein Threonin auf. Daher wurde der Einfluss dieser beiden Positionen auf die Virulenz untersucht. Hierzu wurden monobasische und polybasische HA-Spaltstellenmutanten des HPAIV A/Swan/Germany/R65/02 H5N1 (H5/R65) mit Hilfe der reversen Genetik hergestellt. In den in vitro Untersuchungen zeigten alle monobasischen HA-Spaltstellenmutanten den erwarteten Ph{\"a}notyp eines LPAIV. Beim Wachstumsverhalten f{\"u}hrte allerdings Serin zu einer effizienteren fr{\"u}hen Replikation. Au{\"s}erdem scheint das HA-Spaltmotiv E-R!G, welches bisher in keinem LPAIV H5 gefunden wurde, einen Nachteil gegen{\"u}ber dem HA-Spaltstellenmotiv E-T-R!G zu haben, welches bei LPAIV H5- Isolaten fast ausschlie{\"s}lich zu finden ist. Dieser Nachteil kann allerdings durch den Austausch von Valin 323 zu Serin aufgehoben werden. Im Gegensatz dazu f{\"u}hrte der Austausch von Serin 323 zu Valin im HPAIV H5/R65 zu keinen Unterschieden in vitro. In vivo zeigten mit H5/R65-V infizierte H{\"u}hner aber ein verl{\"a}ngertes {\"U}berleben. Daher ist anzunehmen, dass Serin an Position 323 zur Virulenz im Huhn beitr{\"a}gt. Die Evolution vom LPAIV Vorl{\"a}ufer zum HPAIV scheint nicht nur den Erwerb der polybasischen HA-Spaltstelle zu ben{\"o}tigen sondern auch die Ver{\"a}nderung von Regionen au{\"s}erhalb der Spaltstelle. Um zu untersuchen, ob auch andere LPAIV au{\"s}er H5 und H7 in der Lage sind, polybasische HA-Spaltstellen zu erwerben, wurden Selektionsversuche durchgef{\"u}hrt. Die HA verschiedener Serotypen (H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9) wurden, um m{\"o}glichst naturnahe Bedingungen zu schaffen, degeneriert mutagenisiert und dann ohne Zugabe einer externen Protease auf Trypsin-unabh{\"a}ngiges Wachstum hin selektiert. Es wurden nur von der monobasischen HA-Spaltstellenmutante des H5/R65 mit degeneriert mutagenisiertem HA, polybasische HA-Mutanten selektiert. Diese Viren zeigten eine ungew{\"o}hnliche AS-Komposition an der Spaltstelle, die weder der Wildtyp-Spaltstelle von H5/R65 noch einer nat{\"u}rlich bei HPAIV H5 vorkommenden Spaltstelle {\"a}hnelt. Zwei der isolierten Selektanten zeigten in weiteren in vitro Charakterisierungen den Ph{\"a}notyp eines HPAIV. Da die Selektanten die restlichen sieben Gene und, au{\"s}er der Spaltstelle, auch das HA mit H5/R65 gemeinsam haben, ist davon auszugehen, dass sie auch in vivo den Ph{\"a}notyp eines HPAIV zeigen w{\"u}rden. Au{\"s}erdem scheint es bei H5-St{\"a}mmen eine Pr{\"a}disposition zum leichteren Erwerb einer polybasischen HA-Spaltstelle zu geben, wohingegen andere LPAIV-HA unter naturnahen Bedingungen polybasische HA-Spaltstellen deutlich schwerer erwerben k{\"o}nnen. Bei A/Chicken/Emirates/R66/02 H9N2 (H9/R66) f{\"u}hrte die artifizielle Einf{\"u}hrung der polybasischen HA-Spaltstellen eines HPAIV H5 oder H7 allein zwar zu Trypsin- unabh{\"a}ngigem Wachstum in vitro, bei Infektion von H{\"u}hnern blieb der Ph{\"a}notyp aber unver{\"a}ndert niedrigpathogen. Die HA-Reassortante H9/R66+HAH5/R65 f{\"u}hrte zur vor{\"u}bergehenden nicht-letalen Erkrankung mit influenzatypischen Symptomen. Dagegen wies die Reassortante H5/R65+HAH9/R66mutR65 mit einem intraven{\"o}sen Pathogenit{\"a}s-Index von 1,23 den Ph{\"a}notyp eines HPAIV auf. Dies zeigt, dass ein HPAIV vom Serotyp H9 m{\"o}glich ist, wenn das HA eine polybasische Spaltstelle erwirbt und einige oder alle anderen Gene von einem HPAIV H5 abstammen.},
  language  = {de}
}