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Titel: Interaction between the LINE1 retrotransposon and the hepatitis C virus
Sonstige Titel: Die Interaktion zwischen dem LINE1 Retrotransposon und dem Hepatitis-C-Virus
Sprache: Englisch
Autor*in: Schöbel, Anja
Schlagwörter: Hepatitis-C-Virus; LINE1; Retrotransposons
Erscheinungsdatum: 2019
Tag der mündlichen Prüfung: 2019-03-01
Zusammenfassung: 
Nearly half of the human DNA consists of transposons, which are mobile genetic elements that can change their position within the genome. To date, the retrotransposon long interspersed nuclear element 1 (LINE1) is the only active element in the human genome. LINE1 encodes three open reading frames (ORFs) of different functions: the RNA-binding protein ORF1p (L1ORF1p), the reverse transcriptase and endonuclease ORF2p (L1ORF2p), and the small antisense ORF0 of yet undefined function. LINE1 retrotransposition has been associated with a variety of genetic mutations and hypomethylation of LINE1 promoter regions has lately been proposed as prognostic marker for malignant tumors. Little is known about a potential role of LINE1 in viral infections and disease progression. The hepatitis C virus (HCV) is closely tied to the hepatic lipid metabolism and virion assembly takes place at lipid droplets (LDs). A recent study reported profound changes in the LD proteome of HCV-infected Huh7.5 hepatoma cells, indicating that HCV changes the LD protein composition in favor of viral replication (Rosch et al., 2016). In the respective study, L1ORF1p was exclusively found in LD fractions of HCV-infected cells. Following up on this result, the interplay between LINE1 and HCV was investigated in this thesis. HCV infection in vitro modestly but significantly increased LINE1 expression at 6 days post infection. Further, a strong and stable redistribution of L1ORF1p to LDs was observed in HCV-infected cells. Individual expression of the LD-associated viral proteins HCV core and NS5A revealed that L1ORF1p recruitment depends on HCV core trafficking to LDs. Along with L1ORF1p, its interaction partners PABPC1 and MOV-10 were enriched in LD fractions. L1ORF1p, PABPC1, and MOV-10 interacted with HCV core but not NS5A in an RNA-dependent manner, indicating that HCV core is part of a ribonucleoprotein particle (RNP) and redistributes it to HCV assembly sites. Supporting this idea, a putative L1ORF1p RNA-binding mutant was found at LDs to a lesser extent and the HCV RNA was enriched in HA-L1ORF1p immunoprecipitation samples. HCV RNA was found in isolated LINE1 RNPs but was not identified as template for reverse transcription by L1ORF2p. Overexpression of L1ORF1p did not affect HCV RNA replication, but a role in HCV infection remains to be elucidated. In this context, preliminary data suggested a decrease of HCV replication in full-length LINE1-overexpressing cells. To evaluate if HCV infection affects LINE1 retrotransposition, a retrotransposition reporter assay was used. LINE1 activity was significantly decreased in HCV-infected cells compared to uninfected cells, suggesting that HCV infection might alter cellular factors important for retrotransposition. Moreover, the interaction with HCV core might sequester L1ORF1p at LDs, thereby preventing LINE1 RNP formation and decreasing retrotransposition. Taken together, this work confirms and extends previous studies describing the interaction and redistribution of RNA-binding proteins to LDs dependent on the HCV core protein and provides insight to the interplay of LINE1 and HCV.

Fast die Hälfte der menschlichen DNA besteht aus Transposons, mobilen genetischen Elementen, die ihre Position im Genom verändern können. Gegenwärtig ist das long interspersed nuclear element 1 (LINE1) das einzig bekannte aktive Element im menschlichen Genom. LINE1 codiert drei offene Leserahmen (ORFs) mit unterschiedlichen Funktionen: das RNA-Bindeprotein ORF1p (L1ORF1p), die reverse Transkriptase und Endonuclease ORF2p (L1ORF2p) und das antisense orientierte ORF0-Protein mit bisher unbekannter Funktion. LINE1-Retrotransposition wurde mit verschiedenen genetischen Mutationen in Verbindung gebracht, und die Hypomethylierung der LINE1 Promotorregionen wird als prognostischer Marker für maligne Tumoren diskutiert. Bisher ist wenig über eine mögliche Rolle von LINE1 in Virusinfektionen bekannt. Der Lebenszyklus des Hepatitis-C-Virus (HCV) ist eng mit dem Lipidmetabolismus der Leberzellen verknüpft und die Assemblierung neuer Viruspartikel erfolgt an lipid droplets (LDs). In einer kürzlich veröffentlichen Proteomstudie zur Analyse der LD-Proteinkomposition während einer HCV-Infektion wurde L1ORF1p ausschließlich in LD-Fraktionen von HCV-infizierten Huh7.5 Hepatomazellen identifiziert (Rosch et al., 2016). Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine mögliche Interaktion zwischen HCV und LINE1 mit Fokus auf L1ORF1p untersucht. Eine leichte, aber signifikante Erhöhung der LINE1-Expression konnte sechs Tage nach HCV-Infektion in vitro detektiert werden. Ferner wurde in HCV-infizierten Zellen eine stabile Relokalisierung von L1ORF1p zu LDs beobachtet. Die Expression einzelner LD-assoziierter Virusproteine, HCV-Core und NS5A, zeigte, dass L1ORF1p abhängig von HCV-Core zu LDs rekrutiert wird. Zusammen mit L1ORF1p waren die L1ORF1p-Interaktionspartner PABPC1 und MOV-10 in LD-Fraktionen angereichert. L1ORF1p, PABPC1 und MOV-10 interagierten RNA-abhängig mit HCV-Core, jedoch nicht mit NS5A. Dies lässt den Schluss zu, dass HCV-Core in infizierten Zellen Teil eines Ribonukleoprotein-Partikels (RNP) ist und diesen zu HCV-Assemblierungsstellen rekrutiert. Übereinstimmend mit dieser Hypothese konnte eine geringere Anreicherung einer mutmaßlichen L1ORF1p-RNA-Bindemutante in LD-Fraktionen beobachtet werden. Zusätzlich war die HCV RNA in HA-L1ORF1p-Präzipitationsproben angereichert. HCV RNA war ebenfalls in isolierten LINE1-RNPs nachweisbar, kann jedoch nicht durch das L1ORF2p-Protein revers transkribiert werden. Die Überexpression von L1ORF1p hatte keinen Einfluss auf die HCV RNA Replikation, eine mögliche Rolle in der HCV-Infektion ist allerdings noch nicht vollständig geklärt. In diesem Zusammenhang zeigten vorläufige Experimente eine geringere HCV-Replikation in Zellen, die ein vollständiges LINE1-Element überexprimieren. Um zu beurteilen, ob eine HCV-Infektion die LINE1-Retrotransposition beeinflusst, wurde ein Retrotranspositions-Reporter-Assay verwendet. Die LINE1-Aktivität war in HCV-infizierten Zellen im Vergleich zu nicht infizierten Zellen signifikant verringert. Dies deutet darauf hin, dass eine HCV-Infektion möglicherweise zelluläre Faktoren verändert, die für die Retrotransposition wichtig sind. Darüber hinaus könnte die Interaktion zwischen L1ORF1p und HCV-Core die Assemblierung von L1ORF1p in LINE1-RNPs verhindern und dadurch die Retrotransposition verringern. Zusammenfassend bestätigt diese Arbeit frühere Studien, die eine Interaktion von RNA-Bindeproteinen mit HCV Core und die daraus resultierende Relokalisierung zu LDs beschreiben. Darüber hinaus wurden vielversprechende Einblicke in die LINE1-Biologie während einer HCV-Infektion in vitro gewonnen.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/8078
URN: urn:nbn:de:gbv:18-96241
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Herker, Eva (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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