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dc.contributor.advisorSelbach, Matthias-
dc.contributor.authorBogdanow, Boris-
dc.date.accessioned2020-09-30T16:36:48Z-
dc.date.available2020-09-30T16:36:48Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttps://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/11515-
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.14279/depositonce-10399-
dc.description.abstractAll viruses hijack host cells to replicate. To this end, they have to interact with cellular factors at all stages of the replication cycle. Since these host cell factors differ markedly between species, viruses typically need to adapt in order to cross a species barrier. Advances in high-throughput sequencing have provided insights into the extraordinary diversity of viruses and genomic determinants of host adaptation. However, the mechanism how these adaptive mutations enable replication in a given host is much less clear. Proteins are key players during virus infections. The study of many proteins (i.e. the proteome) in parallel was enabled by the advent of mass-spectrometry based proteomics. Further, quantitative proteomics provides the means to assess differences in proteome composition comparing different treatments or cell states. Here, quantitative proteomics in combination with bioorthogonal labeling was applied to study host-pathogen interaction at the level of protein synthesis. This approach was used to monitor protein synthesis in response to infection with human or avian-adapted Influenza A viruses in human cells. While host proteins were synthesized surprisingly similar between both avian- and human IAV infected cells, the synthesis of some viral proteins, such as the Neuraminidase, Hemagglutinin and Matrix protein M1 was remarkably different. M1 was inefficiently produced by the avian-adapted virus, which was linked to differences in M1 mRNA levels. Experiments with reporter vectors and recombinant viruses show that strain-specific splicing of the M segment pre-mRNA explains partially the inefficient production of M1. Importantly, the splicing differences are controlled by a cis-regulatory element encompassing the 3’ splice site region of the M segment. This element exhibits characteristic and evolutionary conserved differences in RNA secondary structure between avian- and human-adapted IAV strains. Furthermore, exchanging eight nucleotide at the 3’ splice site region impaired multiplication of a human-adapted IAV strain. Taken together, this thesis identifies strain- and species-specific differences in control of viral protein synthesis. The control of M segment RNA splicing was linked to host adaptation. Understanding the host and viral determinants of species-specific M segment RNA splicing may increase our abilities for risk assessment of potential pandemic events of IAV.en
dc.description.abstractAlle Viren befallen Wirtszellen, um sich zu replizieren. Zu diesem Zweck müssen sie in allen Phasen des Replikationszyklus mit zellulären Faktoren interagieren. Da sich diese Faktoren der Wirtszelle von speziesabhängig stark unterscheiden können, müssen sich die Viren typischerweise anpassen, um eine Artenbarriere zu überschreiten. Fortschritte in der Hochdurchsatz-Sequenzierung haben Einblicke in die außergewöhnliche Vielfalt von Viren und deren genomischen Determinanten der Wirtsadaption ermöglicht. Der Mechanismus, wie diese adaptiven Mutationen die Replikation in einem bestimmten Wirt ermöglichen, ist jedoch meist weniger klar. Proteine sind Schlüsselfaktoren bei Virusinfektionen. Die Untersuchung vieler Proteine (d.h. des gesamten Proteoms) wurde durch das Aufkommen der massenspektrometrisch basierten Proteomik ermöglicht. Darüber hinaus bietet die quantitative Proteomik die Möglichkeit, Unterschiede in der Proteomzusammensetzung im Vergleich verschiedener Behandlungen oder Zellzustände zu beurteilen. Hier wurde die quantitative Proteomik in Kombination mit bioorthogonaler Markierung eingesetzt, um die Wirt-Pathogen-Interaktion auf der Ebene der Proteinsynthese zu untersuchen. Dieser Ansatz wurde verwendet, um die Proteinsynthese als Reaktion auf eine Infektion mit human- oder vogeladaptierten Influenza A Viren in menschlichen Zellen zu untersuchen. Während die Wirtsproteine zwischen Vogel- und humanen IAV-infizierten Zellen ähnlich synthetisiert wurden, war die Synthese einiger viraler Proteine wie Neuraminidase, Hämagglutinin und Matrixprotein M1 bemerkenswert unterschiedlich. M1 wurde ineffizient vom vogel-adaptierten Stamm produziert. Dies wurde mit Unterschieden in den M1 mRNA Mengen in Verbindung gebracht. Experimente mit Reportervektoren und rekombinanten Viren zeigen, dass das stammspezifische Spleißen der M-Segment pre-mRNA teilweise die ineffiziente Produktion von M1 erklärt. Die Unterschiede im Spleißen werden durch ein cis-regulierendes Element gesteuert, das den 3' Spleißstellenbereich des M-Segments umfasst. Dieses Element weist charakteristische und evolutionär konservierte Unterschiede in der RNA-Sekundärstruktur zwischen vogel- und humanadaptierten IAV-Stämmen auf. Darüber hinaus beeinträchtigte der Austausch von acht Nukleotiden im Bereich der 3'-Spleißstelle die Vermehrung eines humanadaptierten IAV-Stamms. Zusammenfassend zeichnet diese Arbeit ein globales Bild der Proteinneusynthese und Transkription nach Infektion mit Influenza A Viren. Es wurden Stamm- und Spezies-spezifische Unterschiede in der Kontrolle der viralen Proteinsynthese identifiziert. Darüberhinaus geht die Kontrolle des M-Segments RNA-Spleißens mit der Wirtsanpassung von Influenza A Viren einher. Das Verständnis der wirts- und virusabhängigen Determinanten des M Segment RNA Spleißens könnte die Risikoabschätzung prä-pandemischer Influenza A Stämme erleichtern.de
dc.language.isoenen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.subject.ddc579 Mikroorganismen, Pilze, Algende
dc.subject.otherInfluenza A virusen
dc.subject.othermass spectrometryen
dc.subject.otherspecies barrieren
dc.subject.otheravian fluen
dc.subject.otherInfluenza A Virusde
dc.subject.otherMassenspektrometriede
dc.subject.otherSpeziesbarrierede
dc.subject.otherVogelgrippede
dc.titleThe dynamic proteome of Influenza A virus infection identifies species- and strain-specific control of M segment RNA splicingen
dc.typeDoctoral Thesisen
tub.accessrights.dnbfreeen
tub.publisher.universityorinstitutionTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.grantorTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.refereeKurreck, Jens-
dc.contributor.refereeSelbach, Matthias-
dc.date.accepted2020-01-15-
dc.title.translatedDas dynamische Proteom der Influenza A Virus infektion zeigt spezies- und stammspezifische Kontrolle des M-Segment-RNA-Spleißens aufen
dc.type.versionacceptedVersionen
dc.identifier.pmid31797923-
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