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Interaktionen von Papillomviren mit Zellen

Parsche, Katja

English Title: Interactions of Papilloma viruses with cells

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Abstract

Papillomviren werden als ätiologisches Agens in der Entstehung bestimmter Krebsarten wie z.B. dem Zervixkarzinom angesehen und können derzeit noch nicht quantitativ In−vitro hergestellt werden. Dies hat die Identifizierung eines Papillomvirusrezeptors erschwert. Die Entwicklung von Virus-like Particles (VLPs), geordneten Aggregaten des Hauptrukturproteins L1, welche Virionen in Größe und Symmetrie gleichen, führte dazu, dass erste Bindungsstudien unternommen wurden und Heparansulfatproteoglycane, Integrin-α6 (CD49f) und CD16 (Fc-γRIII) als mögliche Rezeptoren für Papillomviren in der Literatur beschrieben wurden. Für die in der vorliegenden Arbeit untersuchten Papillomvirus-Typen HPV 11, -16 und BPV 1, die Vertreter unterschiedlicher PV-Gruppen darstellen, konnte eine Interaktion mit immobilisiertem Heparin gezeigt werden. Die Bindung von HPV 16 L1 VLPs an Zellen der Linie K562 erwies sich als Heparinase 1 sensitiv. Die Menge gebundener Papillomvirus VLPs auf Zellen ließ sich erhöhen, wenn die Expression von Heparansulfaten auf der Zelloberfläche durch Zytokinstimulation gesteigert wurde. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit kann die für mehrere Papillomvirustypen beobachtete Bindung an eine Vielzahl verschiedener Zelltypen, darunter auch solche, die für die natürliche Infektion nicht in Frage kommen, mit der Bindung an zelluläres Heparansulfat erklärt werden. Bei der Untersuchung einer potentiellen Heparin Bindungsstelle zeigte sich, dass diese nicht am Carboxylterminus der L1 Proteine von HPV 11, 16 und BPV 1 lokalisiert sein kann, da auch VLPs mit c-terminaler Deletion in der Lage waren, an Heparin und an verschiedene Heparansulfat-positive Zellen zu binden. Ebenso konnte man bei BPV 1 VLPs, deren L1 Proteine eine c-terminale Substitution erfahren haben beobachten, dass diese weder die Bindung an immobilisiertes Heparin, noch an Zellen beeinträchtigen kann. Freies Heparin kompetiert mit Zellen um die Bindung von Papillomviren. Hochmolekulares und niedermolekulares Heparin, nicht aber ein sulfatreiches Disaccharid, waren in der Lage, gebundene Papillomvirus VLPs von HaCaT-, K562- , THP-1-Zellen und Erythrocyten zu lösen. Mit den gesammelten Daten lassen sich Heparin bzw. Heparansulfate als Interaktionspartner nicht nur für HPV 11, sondern auch für HPV 16 und BPV 1 nachweisen. Als ein zellulärer Rezeptor für HPV 6b wurde Integrin-alpha-6 beschrieben. Jedoch ließ sich im Rahmen dieser Arbeit zeigen, dass es für die Bindung von HPV 16 VLPs an Zellen nicht notwendig ist, da auch Integrin-alpha-6-negative Zellen HPV 16 VLPs binden können. Um die Rolle von Integrin-alpha-6 bei der Aufnahme von Papillomviren zu untersuchen wurden Integrin-negative K562-Zellen und deren Integrin-alpha-6-positive Transfektanten einer Infektion durch HPV 16 Pseudovirionen unterzogen. Das verwendete Pseudovirionensystem zeigt eine erfolgreiche Aufnahme der HPV 16 Pseudovirionen durch Expression von GFP in den Zellen an. Die Integrinalpha− 6 positiven Transfektanten der Zellinie K562 wurden ebenso infiziert wie ihre Integrin-negativen Parentalzellen. Die Bindung an und die Aufnahme von HPV 16 in Zellen kann, im Gegensatz zu HPV 6b Integrin-alpha-6 unabhängig ablaufen.

Translation of abstract (English)

Papilloma viruses are regarded as etiological agents in the formation of certain types of cancer, in particular the cervical cancer. So far they cannot be produced quantitatively in−vitro. This made the identification of a papilloma virus receptor quite difficult. The development of virus-like particles (VLP), stable aggregates of the main structure proteine L1, which resemble virions in size and symmetry lead to first binding studies and reports of heparan sulfate proteoglycans, Integrin-α6 (CD49f) and CD16 (Fc-γRIII) being possible receptors for papilloma viruses. For the papilloma virus types HPV 11, HPV 16 and BPV 11 which are the subject of this thesis and which represent different papilloma virus groups, an interaction with immobilised heparin could be shown. The binding of HPV16 L1 VLPs to K562 cells proved to be heparinase-1-sensitive. The amount of bound papilloma virus VLP on cells could be increased by stimulating the expression of heparan sulfate on the cell surface by means of cytokine treatment. With the results of this thesis, the observed binding of several types of papilloma viruses to a variety of cell types, amongst them some who are out of question to be infected naturally, can be explained by the binding to cellular heparan sulfate. By examining a potential heparin binding site it showed that this binding cannot be located at the carboxyle terminus of the L1 proteins of HPV 11, HPV 16 and BPV 1 as even VLPs with a C-terminal deletion were able to bind to heparin and to several heparan-sulfate-positive cells. It could be also observed that BPV 1 VLPs whose L1 proteins underwent a C-terminal substitution neither showed impaired binding to immobilized heparin nor to cells. Free heparin competes with cells for the binding of papilloma viruses. High-molecular and low-molecular heparin, but not sulfate-rich disaccharide were able to remove bound papilloma virus VLPs from HaCaT, K562 and THP-1 cells and from erythrocytes. With the collected data, heparin resp. heparan sulfates can be identified as interaction partners not only for HPV11, but also for HPV16 and BPV 1. Integrin-alpha-6 was described as a cellular receptor for HPV 6b. Yet it was shown in the course of these examinations that it is not a necessity for the binding of HPV16 VLPs to cells because Integrin-alpha-6-negative cells can bind HPV 16 VLP equally well. In order to examine the role of integrin-alpha-6 during the reception of papilloma viruses, integrinnegative K562 cells and their integrin-alpha-6-positive K562 transfectants were infected by HPV16 pseudo-virions. The pseudo-virion system used showed a successful uptake of the HPV 16 pseudo-virions by expression of GFP inside the cells. The integrin-alpha-6- positive transfectants of the K562 cells were as well infected as their integrin-negative parental cells. In opposite to HPV 6b, the binding of HPV 16 and the uptake of HPV 16 into cells can take place independently of integrin-alpha-6.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Müller, Dr. PD Martin
Date of thesis defense: 10 July 2007
Date Deposited: 18 Dec 2007 07:39
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Papillom
Uncontrolled Keywords: HPV16 , BPV1HPV16 , BPV1
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