Promotie: Dynamiek en Specificiteit van Paramyxovirus-Sialoglycan Interacties

tot

Samenvatting proefschrift

Sialoglycanen, alomtegenwoordige koolhydraatstructuren op cellen en binnen de slijmlaag, dienen als toegangreceptoren voor veel virussen. Sialoglycaan-bindende virussen vertonen daarom vaak ook receptor-vernietigende activiteit om te voorkomen dat ze worden gevangen door decoy-receptoren. Het evenwicht tussen receptorbinding en -splitsing wordt verondersteld een belangrijke bepalende factor te zijn voor gastheerspecificiteit en pathogeniciteit. Sialoglycaan-bindende paramyxovirussen (PMV's), waaronder belangrijke pathogenen zoals humaan parainfluenzavirus type 1 en 3 en Newcastle disease-virus (NDV), zijn afhankelijk van het hemagglutinine-neuraminidase (HN) glycoproteïne, dat zowel siaalzuur (Sia)-binding als -splitsing bemiddelt. Door gebruik te maken van biolayer-interferometrie (BLI) hebben we de dynamiek van virion-receptorinteracties voor verschillende dierlijke en menselijke PMV's geanalyseerd. Hierbij onthulden we onder andere sialidase-gedreven beweging van virusdeeltjes op receptor-gecoate oppervlakken, vergelijkbaar met een "grasmaaier"-mechanisme, dat hen waarschijnlijk in staat stelt de slijmlaag te ontwijken en functionele receptoren op het celoppervlak te vinden.

Een van de uitdagingen bij het bestuderen van virus-receptorinteracties is de noodzaak van hoge virustiters vanwege de lage bindingsaffiniteit van individuele virion-receptorinteracties. Daarom hebben we viromimische nanodeeltjes ontwikkeld die recombinant tetramere HN-eiwitten multivalent vertonen. Deze nanodeeltjes repliceren met succes de receptor-interactiedynamiek van levende virussen en stelden ons in staat om te onderzoeken hoe substituties in HN de virusproductie beïnvloeden. Deze aanpak leidde tot de ontdekking van langeafstandsinteracties tussen de primaire en secundaire Sia-bindingsplaatsen van het NDV HN-eiwit. Ten slotte onderzochten we ook specifieke sialoglycanen die betrokken zijn bij PMV-infectie. Terwijl (menselijke) PMV's over het algemeen bekend staan om hun voorkeur voor α2-3-gekoppelde Sia (2-3Sia), in tegenstelling tot menselijke influenza A-virussen die de voorkeur geven aan 2-6Sia, bleef de precieze sialoglycoconjugaatverantwoordelijk voor infectie tot nu toe onduidelijk. Door gebruik te maken van op cellen gebaseerde glycanarrays, toonden we aan dat parainfluenzavirusinfectie strikt 2-3Sia vereiste, terwijl NDV in staat was cellen te infecteren die zowel 2-3 als 2-6Sia missen, hoewel minder efficiënt. Voor alle onderzochte PMV's verbeterde de aanwezigheid van 2-6Sia naast lage niveaus van 2-3Sia de infectie aanzienlijk, wat duidt op heteromultivalente binding, die onvermijdelijk ook in vivo zal plaatsvinden. 

Onze bevindingen tonen aan dat de terminale sialoglycaanstructuur, met name de identiteit van de laatste drie monosachariden, de sleutelfactor is voor PMV-binding en infectie, in plaats van het type glycoconjugaat (N-glycaan, O-glycaan of glycolipide). Gezamelijk bieden deze bevindingen nieuwe inzichten in de receptorbindingsdynamiek en infectiebehoeften van sialoglycaan-bindende PMV's, wat de weg vrijmaakt voor verdere verkenning van hun rol in gastheertropisme (veranderingen) en pathogeniciteit.

Begindatum en -tijd
Einddatum en -tijd
Locatie
Academiegebouw, Domplein 29 & online via livestream
Promovendus
X. Wu
Proefschrift
Dynamiek en Specificiteit van Paramyxovirus-Sialoglycan Interacties
Promotor(es)
prof. dr. F.J.M. Van Kuppeveld
Co-promotor(es)
dr. C.A.M. De Haan