Das Marburgvirus (MARV) bildet zusammen mit dem Ebolavirus die Familie der Filoviridae, welche in menschlichen und nicht-menschlichen Primaten schwere hämorraghische Fieber verursachen können. Die Infektion von Zielzellen wird dabei durch das einzige Oberflächen-protein des MARV, das Glykoprotein GP vermittelt. Das Glykoprotein induziert die Bindung viraler Partikel an den zellulären Rezeptor, mit darauf folgender Endozytose, Fusion der viralen mit der endosomalen Membran, Freisetzung des Nukleocapsids in das Cytoplasma und darauf folgend Transkription und Replikation der viralen RNA. Bei dem MARV GP handelt es sich um ein klassisches Typ I Transmembranprotein bestehend aus einer großen Ektodomäne (220 kDa), einer Transmembran- und einer sehr kurzen cytoplasmatischen Domäne. Die Funktionen der Ekto- und Transmembrandomäne des MARV GP für den viralen Lebenszyklus wurden bereits weit reichend untersucht. Die Aufgabe der cytoplasmatischen Domäne des GP blieb bislang ungeklärt, möglicherweise weil die aus acht Aminosäuren aufgebaute Domäne keine klassischen Signalsequenzen enthält, die z.B. den intrazellulären Transport oder die Assemblierung und Ausschleusung viraler Partikel beeinflussen könnten. Im Laufe dieser Studie konnte gezeigt werden, dass die cytoplasmatische Domäne den intrazellulären Transport des MARV GP entlang des klassischen sekretorischen Transport-wegs an die Plasmamembran nicht unmittelbar beeinflusst. Dies war erkennbar an den posttranslationalen Modifikationen wie N-Glykosylierung oder Oligomerisierung des GP, welche auch in Abwesenheit der cytoplasmatischen Domäne (GPΔCD) nicht signifikant verändert waren. Der Einfluss der cytoplasmatischen Domäne des GP auf den Zusammen-bau, Freisetzung und Infektiosität von MARV wurde mittels MARV-spezifischer infektiöser Virus-ähnlicher Partikel (iVLP) untersucht, die als Modellsystem für eine natürliche MARV Infektion gelten. Mittels quantitativer Immunelektronenmikroskopie wurde gezeigt, dass die cytoplasmatische Domäne des GP den Einbau des Proteins in iVLPs, als auch deren filamentöse Morphologie nicht beeinflusste, jedoch die erzeugten iVLPs eine deutlich reduzierte Infektiosität aufzeigten. Die zeitgleich auftretende verminderte O-Glykosylierung des GPΔCD wurde als ein Indiz für eine Konformationsänderung in der Ektodomäne angesehen, induziert durch die Abwesenheit der cytoplasmatischen Domäne. Mit Hilfe eines neu etablierten Aufnahmeassays konnte nachgewiesen werden, dass GPΔCD neben einer verringerten Infektiosität von iVLPs, auch deren verminderte Aufnahme in Ziel-zellen induzierte. Wir nehmen an, dass die Abwesenheit der cytoplasmatischen Domäne des Glykoproteins eine Konformationsänderung der Ektodomäne induziert (so genanntes „inside-out signaling“), was in einer verringerten Fusionsaktivität des GP und damit reduzierten Infektiosität resultiert.

The family of Filoviridae comprises Marburg virus (MARV) and Ebola virus, which are the causative agents of fulminant haemorrhagic fevers in humans and non-human primates. Infection of target cells is mediated by binding of viral particles to their cellular receptor, followed by endocytosis, fusion of viral and endosomal membranes, release of the nucleocapsid into the cytoplasm and transcription and replication of the viral RNA. The viral glycoprotein GP, a classical type I transmembrane protein, is composed of a large ectodomain (220 kDa), a membrane-spanning and a very short cytoplasmic domain. The function of the ectodomain and to some extent also the transmembrane domain of MARV GP for the viral life cyle have been extensively addressed. On the other hand the role of the cytoplasmic domain is completely enigmatic, possibly because the 8 amino acid long domain does not comprise typical signal sequences that can affect intracellular transport or the assembly and release of viral particles. In the course of this study it was shown that the intracellular transport of MARV GP along the the classical secretory pathway to the plasma membrane is not influenced by the cytoplasmic domain. This finding was illustrated by the posttranslational modifications like N-glycosylation or oligomerization of GP, which are not significantly modified in the absence of the cytoplasmic domain (GPΔCD). With the help of a MARV-specific infectious virus-like particle (iVLP) assay, as a model system for naive MARV infection, the impact of the cytoplasmic tail of GP on the assembly, the release and the infectivity of MARV was investigated. Via a quantitative immuno electron microscopy it was demonstrated that the cytoplasmic domain of GP has neither an impact on the incorporation of GP into iVLPs nor on their filamentous morphology; however, released iVLPs showed a significantly reduced infectivity. The simultaneously occuring reduction in O-glycosylation of GPΔCD revealed a conformational modification of the ectodomain induced by the absence of the cytoplasmic domain. With the help of a newly established entry assay it was elucidated that GPΔCD induced a diminished infectivity of iVLPs as well as a reduced entry into target cells. We assume that the absence of the cytoplasmic tail of GP mediates a conformational change in the ectodomain (so called “inside-out signaling”), resulting in a decreased fusion activity of GP and a subsequent reduced infectivity.