Neutralisation von Varianten des Humanen Immundefizienzvirus Typ I (HIV-1), West-Nil Virus und Hantaan Virus mit modifiziertem humanem Serumalbumin (HSA)

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass humanes Serumalbumin durch einen einfachen Oxidationsschritt in ein antivirales Protein transformiert werden kann. Das modifizierte Serumalbumin ist ein wirksamer Inhibitor für die drei Viren HIV-1, West-Nil und Hantaan. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das HOCl-modifizierte Serumalbumin auch Virus Envelope Binding Protein (VEBP) genannt, da in Bindungsstudien eine spezifische Bindung des modifizierten Proteins an HIV-1 gp120 und die West-Nil B-Domäne gezeigt wurde. Diese Bindungsstudien wurden mit der Methode der Surface Plasmon Resonance (SPR) durchgeführt. Dabei wurden die viralen Hüllproteine gp120 und die B-Domäne an die Dextranoberfläche eines Sensorchips gekoppelt. Als Analyt wurde VEBP in verschiedenen Konzentrationen auf eine Bindung zu diesen beiden Proteinen getestet und eine spezifische Interaktion konnte jeweils gezeigt werden. Aus den SPR-Daten für die VEBP-gp120 Interaktion lässt sich eine Bindungskonstante von etwa 3 x 10-8 M berechnen. Damit ist die VEBP Bindung an gp120 im Bereich eines spezifischen anti-gp120 Antikörpers. Die antiviralen Eigenschaften des VEBP gegen HIV-1, West-Nil und Hantaan Virus wurden im Zellkultursystem untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass sowohl HIV-1 des X4-, R5X4- und R5-tropen Typs neutralisiert wurden (EC50 = 2 – 50 µg VEBP /ml). Die Effizienz der HIV-1 Neutralisation war für X4-trope Viren grösser als für R5-trope Viren. Bei den Untersuchungen zum West-Nil und Hantaan Virus zeigte sich ebenfalls eine sehr effiziente Neutralisation der Viren durch VEBP (WNV: EC50 15 µg/ml, HTN: EC50 = 12 µg/ml). Weiterhin wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass VEBP im Bereich der HIV 1 gp120 V3 Schleife bindet, da komplexe Kohlenhydrate im Bereich der V3 Schleife die Effizienz der VEBP Neutralisation beeinflussen. Die HIV-1 Varianten, welche alle N Glycosylierungsstellen im gp120, besonders im Bereich der V3 Schleife, besitzen, sind nicht so gut neutralisierbar wie HIV-1 Viren, denen z. B. das N-Glycan g15 innerhalb der V3 Schleife fehlt. Damit wurde die Rolle des N-Glycans g15 für den Schutz des HIV-1 gegen antivirale gp120-bindende Substanzen erneut bestätigt. Im Unterschied zu den HIV-1, WNV und HTN-spezifischen Neutralisationseigenschaften zeigte VEBP keinerlei antivirale Effekte gegen das Gelbfieber- und Dengue Virus. Diese Viren wurden auch durch hohe VEBP-Konzentrationen nicht an einer Infektion gehindert. Gerade die Wirksamkeit gegen WNV und die Unwirksamkeit gegen Dengue Virus zeigen die besondere „Spezifität“ des Inhibitors. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal berichtet, dass sich Serumalbumin durch HOCl in eine antivirale Substanz transformieren lässt. Interessant ist dies, da HOCl im Körper durch das Myeloperoxidase-H2O2-Cl--System produziert wird und sich HOCl-modifizierte Proteine im Körper mit Hilfe monoklonaler Antikörper nachweisen lassen. Die starke Bindung an gp120 und die WNV B-Domäne ohne die Aminosäuresequenz-Spezifität eines Antikörpers machen VEBP zu einem interessanten Kandidaten für weitere Forschungen auf dem Weg zu einer antiviralen Substanz mit breitem Wirkungsspektrum.