Kapsid eingepackte Circovirus DNA gibt Einsicht in viral übernommene diskontinuierliche eukaryontische Replikation

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.11.22
• Projekttitel Englisch: Circoviridea encapsitated DNA gives insights into viral-adopted eukaryotic lagging strand synthesis

Schlüsselwörter (Deutsch)

PCV2, Wirtszellen Replikation, Viren Vermehrung, Kontrollmechanismus, ssDNA Viren

Schlüsselwörter (Englisch)

PCV2, host cell replication, viral propagation, control mechanism, ssDNA virus

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Replikation ist kritisch für das Überleben und Vermehrung einer jeden Lebensform. Sogar Viren, die in vielen lebensfeindlichen Umgebungen überdauern können, sind bei der Vermehrung auf den Wirtszellen Replikationsapparat angewiesen. Das Porzine Circovirus 2 (PCV2) von der Circoviridae Familie mit vielen infektiösen Verwandten auch bei Pflanzen ist ein gutes Model, um virale Interaktionen mit der Wirtszelle aufzuklären. Paradoxerweise wurde PCV2 Jahrzehnte vor einer Epidemie in gesunden Tieren nachgewiesen bis es schliesslich zu der am wirtschaftlich verlustreichsten Erkrankung in der Schweineproduktion führte. Besonders bedenklich ist, dass vor Kurzen Circoviren im Stuhl von Kindern nachgewiesen wurden. Obwohl das Virus einfach aufgebaut ist bewirkt es doch sehr komplexe Krankheitsbilder. PCV2 hat vier bekannte Proteine kodiert auf einer Kapsid verpackten einzelsträngigen DNA (ssDNA). In Analogie zu anderen ssDNA  Viren wurde ein „melting-pot rolling circle replication (RCR)“ Model von PCV2 vorgeschlagen. Dabei waren zwei Motive ein konservierter „RCR-stem loop“ oberhalb des ersten viralen offenen Leserasters und das Rep Protein Paralogue ausschlaggebend. Trotz diesen Hinweisen ist völlig unbekannt wie die PCV2 positive ssDNA Isoform in doppelsträngige DNA (dsDNA) vor der RCR Replikation umgewandelt wird. Wir haben Hinweise, dass partiell dsDNA in das virale Kapsid verpackt wird. Wie entsteht diese Stelle partieller dsDNA in der Wirtszelle?

Kurzbeschreibung (Englisch)

Replication is critical for survival and propagation of any life form. Even for viruses resistant to many adverse environmental influences they are dependent on host replication machinery to spawn. Porcine circovirus 2 (PCV2) of the Circoviridae family with many relatives also in the plant kingdom is an excellent model to elucidate more about host and virus propagation interactions. The virus encodes only four known proteins and is pathogenic, autonomous single strand DNA (ssDNA) virus known to infect mammals. Even though the virus is simple it can cause etiologically complicated diseases. Paradoxically, PCV2 is found in healthy populations even years prior to an acute epizootic: e.g. in Swiss pigs its presence could be traced back to the seventies, however, at the end of 2003 it evolved into the disease with most economical losses in pig production. Also, worldwide, this phenomenon was observed with recurrent epizootics. Alarmingly, circovirus was recently observed also in stool samples of human children. Although its genomic information with 1768 bp is simple, many basic biological questions are yet to be understood. Among them is central to elucidate PCV2 propagation and interactions with host replication apparatus. Analogical to other ssDNA viruses was a melting-pot rolling circle replication (RCR) model suggested for virus replication. This was based on both a conserved RCR-stem loop motif upstream of the viral open reading frame 1 (ORF1) and its paralogue, PCV2 Rep protein. Nevertheless, it is completely unknown how the PCV2 plus ssDNA is converted into double strand DNA (dsDNA) isoform prior to or after RCR replication.

Projektziele (Englisch)

Our long-term goal is to understand how PCV2 interplays with the host immune system and cellular DNA replication machinery. The entirety of work required to understand all facets of host/PCV2 interaction and processes is beyond the scope of this proposal. Thus we break these long–term goals into smaller entities. In the short-term, in Aim 1 we will first characterize the encapsidated content and associated proteins of PCV2. In Aim2, we will explore in in vitro system efficient minus strand PCV2 replication and hence, necessary endogenous interactions with host derived replication machinery.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Publications, posters and presentations

Sydler, T.; Handke, M.; Weilenmann, R.; Lewis, F.I.; Sidler, X.; Brugnera, E. (…) Thymus reliably carries latent Circovirdae PCV2 infected cells during pig's ontogeny. (submitted).

Klausmann, S.; Sydler, T.; Summerfield, A.; Lewis, F.I.; Weilenmann, R.; Sidler, X.; Brugnera, E. (…) T-cell reprogramming through targeted CD4-coreceptor and T-cell receptor expression on maturing thymocytes by latent Circoviridae presence in thymus. (submitted).

Zugehörige Dokumente

• Datenblatt Circoviridea encapsitated DNA [PDF] 86 kB

URL-Adressen (Deutsch)

1.11.22 Sidler Replikation Circoviren (063-504/4/30)