Bedeutung cis-aktiver Elemente für die Expression des Gruppenspezifischen Antigens GAG des Humanen Immundefizienz Virus HIV-1

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	18 June 2002
Referee:	Susanne Modrow
Date of exam:	10 December 2001
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene Biology, Preclinical Medicine
Keywords:	HIV , Gag-Proteine , Spleissen , Transport , Rev/RRE , INS , Rev/RRE , INS
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	9929

Abstract (German)

HIV hat eine globale Epidemie weit größeren Ausmasses verursacht als dies noch vor zehn Jahren geschätzt wurde. Die Entwicklung verschiedener Therapieansätze ermöglicht es heute den Gesundheitszustand Infizierter durch Kombinationstherapien zu verbessern und deren Lebenserwartung deutlich zu verlängern. Jedoch verursachen diese Medikamente erhebliche Nebenwirkungen, mögliche Virusresistenzen und ...

Abstract (German)

HIV hat eine globale Epidemie weit größeren Ausmasses verursacht als dies noch vor zehn Jahren geschätzt wurde. Die Entwicklung verschiedener Therapieansätze ermöglicht es heute den Gesundheitszustand Infizierter durch Kombinationstherapien zu verbessern und deren Lebenserwartung deutlich zu verlängern. Jedoch verursachen diese Medikamente erhebliche Nebenwirkungen, mögliche Virusresistenzen und hohe Kosten. Daher ist die Entwicklung von präventiven Impfstoffen und Medikamenten gegen neue virale Zielstrukturen besonders wichtig. Vor allem für die Virusreplikation essentielle, konservierte Bereiche, wie z.B. Gag kommen zur Impfstoffentwicklung in Betracht. Das Rev/RRE-System stellt einen weiteren sensiblen Bereich dar, weil hier Schnittstellen zu zellulären Transportproteinen existieren, deren Interaktionsbereiche durch Hemmstoffe blockiert werden könnten.
In dieser Arbeit wurden die Zusammenhänge des Rev-Protein abhängigen Exports viraler mRNS am Beispiel des gag-Gens und die Bedeutung cis-aktiver Elemente des HIV-Genoms auf den Export von gag-mRNS untersucht. Das RRE-Motiv im env-Gen hatte mit 330 Basen die optimale funktionelle Länge. Benachbarte Sequenzbereiche enthielten keine für die Rev-Funktion wichtigen Abschnitte. Die in der gag-Sequenz lokalisierten INS-Elemente reduzierten den mRNS-Export und waren eine notwendige Voraussetzung für die Rev-Funktion. Eine unmittelbar oberhalb des gag-Startkodons gelegene Spleiß-Donorstelle erwies sich als entscheidendes Motiv für die gag-Expression. In Gegenwart des SD war die Gag-Synthese stark erhöht, während die Punktmutation des SD die Synthese ausschaltete. Diese Erkenntnisse ermöglichen neue Wege für eine effiziente gag-Expression und könnten hilfreich für die Entwicklung einer DNS-Vaccine sein. Die modellhafte Vorstellung der Bedeutung cis-aktiver Sequenzen in Verbindung mit der Rev-Funktion für den mRNS-Export tragen zu einem genaueren Verständnis dieser Zusammenhänge bei.

Translation of the abstract (English)

The HIV-Virus caused an epidemic to a much greater extent than it was expected ten years ago. The recent development of various therapeutic strategies helped to improve the health conditions and the prognosis of infected people. However, medical treatment rises problems like adverse side effects, viral resistance and high costs of healthcare. Therefore, the development of preventive HIV-vaccines ...

Translation of the abstract (English)

The HIV-Virus caused an epidemic to a much greater extent than it was expected ten years ago. The recent development of various therapeutic strategies helped to improve the health conditions and the prognosis of infected people. However, medical treatment rises problems like adverse side effects, viral resistance and high costs of healthcare. Therefore, the development of preventive HIV-vaccines as well as medication that focuses on new viral targets became very important.
Highly conserved sequences that are essential for HIV-replication like the gag-coding region are in focus for recent vaccine development strategies. Systems like the Rev/RRE nuclear mRNA export mechanism are also important because the mechanism or respective targets could be blocked by inhibitory factors.
In this studies the relationship between the viral mRNA export and cis-active inhibitory elements INS were investigated. The optimal length of the RRE motiv was determined to be 330 base pairs. Adjacent nucleic acid sequences were free of additional regulatory elements influencing Rev function. INS elements located in the gag reading frame reduced the mRNA export and were a necessary requirement for Rev function. A splicing donor right upstream of the gag start codon was found to be essential for gag expression. In the presence of a functional SD the gag synthesis was remarkably enhanced, while the insertion of a point mutation into the splice site resulted in abolishment of gag synthesis. These results can help to determine new ways of an effective gag expression and will be of special benefit for the development of new vaccine candidates. Furthermore, the data confirm recently published results concerning the regulation of the mRNA transport by Rev. The importance of cis-active sequences in combination with the Rev function for an effective export of viral RNA, as it is depicted herein, adds considerably to the understanding of this complex regulation.

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