Bedeutung von TMPRSS2 für die Ausbreitung von Influenza und
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Die Rolle der Wirtszellproteasen TACE und TMPRSS2 in der SARS-CoV-Infektion Stefan Pöhlmann Institut für Virologie Medizinische Hochschule Hannover ACE2 ist der zelluläre Rezeptor des SARS-Virus SARS-CoV Das Spike-Protein vermittelt den Zelleintritt von SARS-CoV (Hofmann et al., J.Virol, 2004) SARS-Spike ACE2 Angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) ist der einzige ACE2-Bindung Endozytose Endosom, H+ Rezeptor (Li et al., Nature 2003, Hofmann et al. BBRC, 2004) SARS-Spike-Spaltung durch Cathepsine ist essentiell für den infektiösen Eintritt (Simmons et al., PNAS, 2005) CatL SARS-S-Spaltung, Membranfusion ACE2-Herabregulation durch SARS-CoV-Spike induziert SARS SARS-CoV ANG-(1-7) ANG1 ANG2 ACE ACE2 AT1R AT2R Infektion SARS Kuba et al., Nat Med, 2005; Imai et al., Nature, 2005 ACE2-Herabregulation Das humane Coronavirus NL63 2004 identifiziert in Holland (van der Hoek et al, Nat. Med., 2004; Fouchier et al., PNAS, 2006) Gruppe I Coronavirus, 65% Sequenzidentität mit Coronavirus 229E (Pyrc et al, Virol. J., 2004) Weltweit verbreitet, induziert Erkältungssymptome und Krupp (Pyrc et al, J.Virol., 2007) NL63 verwendet den SARS-Rezeptor ACE2 für den Eintritt in Zielzellen (Hofmann et al, PNAS, 2005) SARS versus NL63: Zusammenhang zwischen ACE2Bindung/Herabregulation und viraler Pathogenität? SARS-Spike bindet effizienter an ACE2 als NL63-Spike Sandwich ELISA FACS 155 Optische Dichte Counts Kontrolle 116 78 NL63-S 39 0 100 101 102 SARS-S 103 S-Protein-Bindung 104 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 Kontrolle SARS-S NL63-S 0.5 1.0 1.5 ACE2 (µg/ml) 2.0 SARS-Spike induziert ACE2-shedding effizienter als NL63-Spike Kontroll-VLPs 0 2 8 SARS-S VLPs NL63-S VLPs 24 h ACE2 0 Pellet 8 24 0 2 8 24 h ACE2 Pellet β Actin β Actin ACE2 2 ACE2 Überstand OVA Glowacka et al, in Revision; Haga et al, PNAS, 2008 Überstand OVA Die Wirtszellprotease TACE vermittelt ACE2-shedding SARS-S + TAPI-0 unmarkiert Counts Kontroll-Fc SARS-S, 37°C SARS-S, 4°C SARS-S, 37°C + TAPI-0 S-Protein Bindung Glowacka et al, in Revision Lösliches SARS-Spike induziert ACE2-shedding Produktion von löslichem SARS-Spike in vivo? antibody-decoy ACE2-Herabregulierung antibody-decoy ? TACE EbolaGlykoprotein Dolnik et al, EMBO J, 2004 SARS-Spike ? Typ II Transmembran Serin Proteasen spalten Influenza-Hämagglutinin und HMPV-F-Protein Matriptase subfamily Corin subfamily Hepsin/TMPRSS subfamily HAT/DESC subfamily Böttcher et al, J Virol, 2006, Chaipan et al, J Virol, 2009 Choi et al, Trends Mol Med, 2009 Spaltung durch TMPRSS2 generiert lösliches SARS-Spike SARS-S kDa 170 3 e2 4 s 3 3 A A SS SS ipta ol r N N R D cD P PR atr nt c o M M p p M T C T + - : Trypsin 130 95 * Suncleaved * S2 72 55 * 43 * TMPRSS2 Gag S2-spezifisches Serum Bertram et al, in Vorbereitung SARS-Spike Lösliches SARS-Spike vermindert die Antikörper-vermittelte Neutralisation Luziferase-Aktivität (c.p.s.) Infektion mit SARS-S-Pseudopartikeln 1000000 100000 10000 1000 100 10 M RI LI ed i um 1 pcDNA3 TMPRSS2 SARS-S Bertram et al, in Vorbereitung TMPRSS2 und ACE2 werden in humanen Lungenzellen koexprimiert TMPRSS2 P2 TMPRSS2 P2 M M P1 SARS-S - Kontrolle ACE2 M P2 SARS-S P2 M Dr. Elizabeth Soilleux, Oxford, UK Caco-2 Bertram et al, in Vorbereitung Zusammenfassung I SARS-Spike bindet an ACE2 effizienter als NL63-Spike. Lösliches SARS-Spike induziert ACE2-shedding effizienter als NL63-Spike. Die Wirtszellprotease TACE ist für ACE2-shedding verantwortlich. Fördert ACE2-Spaltung die SARS-Entwicklung? Zusammenfassung II TMPRSS2 spaltet SARS-S und führt zur Produktion von löslichem SARS-S. Lösliches SARS-S vermindert die Neutralisation durch Antikörper. SARS-S wird in infizierten Zellen an die Zelloberfläche transportiert. ACE2 und TMPRSS2 werden in Typ II Pneumozyten koexprimiert. Moduliert TMPRSS2 die SARS-CoV-Kontrolle durch die humorale Immunantwort? Danksagung Hannover Medical School, Germany Ilona Glowacka, Stephanie Bertram, Imke Steffen University of Bonn Medical Centre, Germany Christian Drosten, SARS-Verbund Berhard Nocht Institute for Tropical Medicine, Hamburg, Germany Petra Herzog, SARS-Verbund Susanne Pfefferle, SARS-Verbund University of Freiburg, Germany Friedemann Weber, SARS-Verbund Thomas Kuri, SARS-Verbund University of Erlangen-Nürnberg, Germany Jutta Eichler John Radcliffe Hospital, UK Elizabeth Soilleux
