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SARS-CoV-2 continues to circulate in the human population necessitating regular booster immunization for its long-term control. Ideally, vaccines should ideally not only protect against symptomatic disease, but also prevent transmission via asymptomatic shedding and cover existing and future variants of the virus. This may ultimately only be possible through induction of potent and long-lasting immune responses in the nasopharyngeal tract, the initial entry site of SARS-CoV-2. To this end, we have designed a vaccine based on recombinantly expressed receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2, fused to the C-terminus of C. perfringens enterotoxin, which is known to target Claudin-4, a matrix molecule highly expressed on mucosal microfold (M) cells of the nasal and bronchial-associated lymphoid tissues. To further enhance immune responses, the vaccine was adjuvanted with a novel toll-like receptor 3/RIG-I agonist (Riboxxim™), consisting of synthetic short double stranded RNA. Intranasal prime-boost immunization of mice induced robust mucosal and systemic anti-SARS-CoV-2 neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 strains Wuhan-Hu-1, and several variants (B.1.351/beta, B.1.1.7/alpha, B.1.617.2/delta), as well as systemic T-cell responses. A combination vaccine with M-cell targeted recombinant HA1 from an H1N1 G4 influenza strain also induced mucosal and systemic antibodies against influenza. Taken together, the data show that development of an intranasal SARS-CoV-2 vaccine based on recombinant RBD adjuvanted with a TLR3 agonist is feasible, also as a combination vaccine against influenza.

SARS-CoV-2 continues to circulate in the human population necessitating regular booster immunization for its long-term control. Ideally, vaccines should ideally not only protect against symptomatic disease, but also prevent transmission via asymptomatic shedding and cover existing and future variants of the virus. This may ultimately only be possible through induction of potent and long-lasting immune responses in the nasopharyngeal tract, the initial entry site of SARS-CoV-2. To this end, we have designed a vaccine based on recombinantly expressed receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2, fused to the C-terminus of C. perfringens enterotoxin, which is known to target Claudin-4, a matrix molecule highly expressed on mucosal microfold (M) cells of the nasal and bronchial-associated lymphoid tissues. To further enhance immune responses, the vaccine was adjuvanted with a novel toll-like receptor 3/RIG-I agonist (Riboxxim™), consisting of synthetic short double stranded RNA. Intranasal prime-boost immunization of mice induced robust mucosal and systemic anti-SARS-CoV-2 neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 strains Wuhan-Hu-1, and several variants (B.1.351/beta, B.1.1.7/alpha, B.1.617.2/delta), as well as systemic T-cell responses. A combination vaccine with M-cell targeted recombinant HA1 from an H1N1 G4 influenza strain also induced mucosal and systemic antibodies against influenza. Taken together, the data show that development of an intranasal SARS-CoV-2 vaccine based on recombinant RBD adjuvanted with a TLR3 agonist is feasible, also as a combination vaccine against influenza.

We report on a stem cell-transplanted patient with B cell chronic lymphatic leukemia who presented with a subacute onset of focal neurological deficits, gait abnormalities, emotional lability and dementia. Progressive multifocal leukoencephalopathy was diagnosed by magnetic resonance imaging (MRI) of the brain and detection of JC virus genome in the cerebrospinal fluid. Cidofovir and the 5HT2A receptor antagonist chlorpromazine were subsequently administered. A follow-up MRI of the brain 2 weeks after initiation of the antiviral therapy displayed progress of the demyelination, and the patient died 3 months after onset of the neurological symptoms. This report highlights the need for the development of novel and potent strategies for treatment of progressive multifocal leukoencephalopathy., Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

We report on a stem cell-transplanted patient with B cell chronic lymphatic leukemia who presented with a subacute onset of focal neurological deficits, gait abnormalities, emotional lability and dementia. Progressive multifocal leukoencephalopathy was diagnosed by magnetic resonance imaging (MRI) of the brain and detection of JC virus genome in the cerebrospinal fluid. Cidofovir and the 5HT2A receptor antagonist chlorpromazine were subsequently administered. A follow-up MRI of the brain 2 weeks after initiation of the antiviral therapy displayed progress of the demyelination, and the patient died 3 months after onset of the neurological symptoms. This report highlights the need for the development of novel and potent strategies for treatment of progressive multifocal leukoencephalopathy., Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol

Die humanen Noroviren (Familie Caliciviridae, Genus Norovirus) bilden den Haupterreger der nichtbakteriellen Gastroenterotiden. Seit Beginn der 1990er Jahre – besonders seit dem Herbst 2002 – kann weltweit eine sehr starke Zunahme der Norovirus-Infektionen beobachtet werden. Die Mehrheit der Erkrankungen (ca. 80%) ist dabei durch den Genotyp II.4 verursacht, wobei innerhalb dieses Genotyps kontinuierlich „neue“ genetisch veränderte Norovirus-Stämme auftreten, die kontinuierlich in „neue“ Subgenotypen eingeordnet werden. Bis dato wird vermutet, dass die hohe Zunahme der Infektionen durch die subgenotypspezifische Evolution des strukturellen Proteins VP1 bewirkt wurde, da dadurch die Bindung der Viruspartikel an die Rezeptoren der Wirtszelle – die HBGAs – verbessert sein könnte bzw. ein breiteres Spektrum an Rezeptoren erkannt werden könnte. Bisher ist aber weitgehend unbekannt, ob im Bereich der nichtstrukturellen Proteine auch eine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und ob diese durch eine verbesserte Enzymaktivität zu der Zunahme der Infektionen beigetragen haben könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurden demnach aus unterschiedlichen Stuhlproben die beiden Enzyme NS6pro und NS7pol von jeweils einem Stamm der epidemiologisch relevanten Subgenotypen II.4-1995, II.4-2002, II.4-2004, II.4-2006a und II.4-2006b rekombinant hergestellt und betreffend ihrer Evolution und Enzymaktivität untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass bei den epidemiologisch relevanten Subgenotypen des Genotyps II.4 im Bereich der NS6pro und der NS7pol keine subgenotypspezifische Evolution stattgefunden hat und daher keine subgenotypspezifische Enzymaktivität vorliegt. Somit hatte die Enzymaktivität der NS6pro und der NS7pol keinen Einfluss auf die Zunahme der Infektionen. Dennoch konnte aber beobachtet werden, dass durch die Mutation einer einzelnen Aminosäure – entsprechend der Position in der räumlichen Struktur der NS6pro bzw. der NS7pol

Caliciviridae are human or non-human pathogenic viruses with a high diversity. Some members of the Caliciviridae, i.e. human pathogenic norovirus or rabbit hemorrhagic disease virus (RHDV), are worldwide emerging pathogens. The norovirus is the major cause of viral gastroenteritis worldwide, accounting for about 85% of the outbreaks in Europe between 1995 and 2000. In the United States, 25 million cases of infection are reported each year. Since its emergence in 1984 as an agent of fatal hemorrhagic diseases in rabbits, RHDV has killed millions of rabbits and has been dispersed to all of the inhabitable continents. In view of their successful and apparently increasing emergence, the development of antiviral strategies to control infections due to these viral pathogens has now become an important issue in medicine and veterinary medicine. Antiviral strategies have to be based on an understanding of the epidemiology, transmission, clinical symptoms, viral replication and immunity to infection resulting from infection by these viruses. Here, we provide an overview of the mechanisms underlying calicivirus infection, focusing on the molecular aspects of replication in the host cell. Recent experimental data generated through an international collaboration on structural biology, virology and drug design within the European consortium VIZIER is also presented. Based on this analysis, we propose antiviral strategies that may significantly impact on the epidemiological characteristics of these highly successful viral pathogens.

Astroviruses are single-stranded RNA viruses with a replication strategy based on the proteolytic processing of a polyprotein precursor and subsequent release of the viral enzymes of replication. So far, the catalytic properties of the astrovirus protease as well as its structure have remained uncharacterized. In this study, the three-dimensional crystal structure of the predicted protease of human pathogenic astrovirus has been solved to 2.0 angstrom resolution. The protein displays the typical properties of trypsin-like enzymes but also several characteristic features: (i) a catalytic Asp-His-Ser triad in which the aspartate side chain is oriented away from the histidine, being replaced by a water molecule; (ii) a non-common conformation and composition of the SI pocket; and (iii) the lack of the typical surface beta-ribbons together with a "featureless" shape of the substrate-binding site. Hydrolytic activity assays indicate that the S1 pocket recognises Glu and Asp side chains specifically, which, therefore, are predicted to occupy the P1 position on the substrate cleavage site. The positive electrostatic potential featured by the S1 region underlies this specificity. The comparative structural analysis highlights the peculiarity of the astrovirus protease, and differentiates it from the human and viral serine proteases. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Norovirus (NV) is a leading cause of gastroenteritis worldwide and a major public health concern. So far, the replication strategy of NV remains poorly understood, mainly because of the lack of a cell system to cultivate the virus. In this study, the function and the structure of a key viral enzyme of replication, the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp, NS7), was examined. The overall structure of the NV NS7 RdRp was determined by X-ray crystallography to a 2.3 angstrom (0.23 nm) resolution (PDB ID 2B43), displaying a right-hand told typical of the template-dependent polynucleotide polymerases. Biochemical analysis evidenced that NV NS7 RdRp is active as a homodimer, with an apparent K-d of 0.649 mu M and a positive cooperativity (Hill coefficient n(H)=1.86). Crystals of the NV NS7 homodimer displayed lattices containing dimeric arrangements with high shape complementarity statistics. This experimental data on the structure and function of the NV RdRp may set the cornerstone for the development of polymerase inhibitors to control the infection with NV, a medically relevant pathogen.

Norovirus (NV) is a leading cause of gastroenteritis worldwide and a major public health concern. So far, the replication strategy of NV remains poorly understood, mainly because of the lack of a cell system to cultivate the virus. In this study, the function and the structure of a key viral enzyme of replication, the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp, NS7), was examined. The overall structure of the NV NS7 RdRp was determined by X-ray crystallography to a 2.3 A (0.23 nm) resolution (PDB ID 2B43), displaying a right-hand fold typical of the template-dependent polynucleotide polymerases. Biochemical analysis evidenced that NV NS7 RdRp is active as a homodimer, with an apparent K(d) of 0.649 microM and a positive cooperativity (Hill coefficient n(H)=1.86). Crystals of the NV NS7 homodimer displayed lattices containing dimeric arrangements with high shape complementarity statistics. This experimental data on the structure and function of the NV RdRp may set the cornerstone for the development of polymerase inhibitors to control the infection with NV, a medically relevant pathogen.

Der Replikation des NV-Genoms geht die kotranslationale Spaltung des vom ORF1 kodierten Polyproteins durch die viruseigene Protease, voraus. Erst in cis und in trans Prozessierungen an definierten Spaltmotiven innerhalb des Polyproteins ermöglichten die Freisetzung der strukturellen und nicht-strukturellen Proteine, die für den Aufbau des Replikationskomplexes und für die Initiation der Replikation essentiell sind. Die Regulation der Polyproteinprozessierung war allerdings bislang unbekannt. In der Charakterisierung der sequentiellen und differentiellen Prozessierung des Polyproteins bestand demnach die Hauptaufgabe dieser Arbeit. Dafür wurde zunächst ein NV-Volle-Länge-cDNA-Klon aus sechs sich überlappenden cDNA-Einzelfragmenten, unter Verwendung der overlap-extension PCR, hergestellt. Dieser Volle-Länge cDNA-Klon diente als Template für die Generierung von Vorläuferkonstrukten, die für die Charakterisierung der in cis und in trans Prozessierung des Polyproteins verwendet wurden. Die cis-Spaltung des Polyproteins konnte sowohl in E.coli als auch in humanen 293-T Zellen anhand eines Vorläuferproteins, das die komplette Sequenz der 3CLpro enthält, die 5`-seitig von der Spaltstelle zum VPg Protein und 3`-seitig vom N-Termins der 3DLpol flankiert ist, verifiziert werden. Infolge der kotranslationalen cis-Spaltung dieses Vorläuferproteins kam es zur Freisetzung der 3CLpro, die anschließend aufgereinigt wurde. Zusätzlich wurde das Fusionsprotein 3CLproµE1189A3DLpol aufgereinigt, bei dem das Spaltmotiv E/G zwischen der 3CLpro und der 3DLpol so mutiert wurde, dass die kotranslationale Spaltung des Fusionsproteins verhindert wurde. Anhand der 3CLpro sowie dessen Vorläufers 3CLproµE1189A3DLpol sollte die differentielle und sequentielle Spaltung des Polyproteins in trans charakterisiert werden. Dafür wurden synthetisch hergestellte Peptide, die die authentischen Spaltmotive innerhalb des Polyproteins aufwiesen, sowohl mit der 3CLpro als auch mit der 3CLproµE1189A3DLpol in ein

Der Replikation des NV-Genoms geht die kotranslationale Spaltung des vom ORF1 kodierten Polyproteins durch die viruseigene Protease, voraus. Erst in cis und in trans Prozessierungen an definierten Spaltmotiven innerhalb des Polyproteins ermöglichten die Freisetzung der strukturellen und nicht-strukturellen Proteine, die für den Aufbau des Replikationskomplexes und für die Initiation der Replikation essentiell sind. Die Regulation der Polyproteinprozessierung war allerdings bislang unbekannt. In der Charakterisierung der sequentiellen und differentiellen Prozessierung des Polyproteins bestand demnach die Hauptaufgabe dieser Arbeit. Dafür wurde zunächst ein NV-Volle-Länge-cDNA-Klon aus sechs sich überlappenden cDNA-Einzelfragmenten, unter Verwendung der overlap-extension PCR, hergestellt. Dieser Volle-Länge cDNA-Klon diente als Template für die Generierung von Vorläuferkonstrukten, die für die Charakterisierung der in cis und in trans Prozessierung des Polyproteins verwendet wurden. Die cis-Spaltung des Polyproteins konnte sowohl in E.coli als auch in humanen 293-T Zellen anhand eines Vorläuferproteins, das die komplette Sequenz der 3CLpro enthält, die 5`-seitig von der Spaltstelle zum VPg Protein und 3`-seitig vom N-Termins der 3DLpol flankiert ist, verifiziert werden. Infolge der kotranslationalen cis-Spaltung dieses Vorläuferproteins kam es zur Freisetzung der 3CLpro, die anschließend aufgereinigt wurde. Zusätzlich wurde das Fusionsprotein 3CLproµE1189A3DLpol aufgereinigt, bei dem das Spaltmotiv E/G zwischen der 3CLpro und der 3DLpol so mutiert wurde, dass die kotranslationale Spaltung des Fusionsproteins verhindert wurde. Anhand der 3CLpro sowie dessen Vorläufers 3CLproµE1189A3DLpol sollte die differentielle und sequentielle Spaltung des Polyproteins in trans charakterisiert werden. Dafür wurden synthetisch hergestellte Peptide, die die authentischen Spaltmotive innerhalb des Polyproteins aufwiesen, sowohl mit der 3CLpro als auch mit der 3CLproµE1189A3DLpol in ein

Der Replikation des NV-Genoms geht die kotranslationale Spaltung des vom ORF1 kodierten Polyproteins durch die viruseigene Protease, voraus. Erst in cis und in trans Prozessierungen an definierten Spaltmotiven innerhalb des Polyproteins ermöglichten die Freisetzung der strukturellen und nicht-strukturellen Proteine, die für den Aufbau des Replikationskomplexes und für die Initiation der Replikation essentiell sind. Die Regulation der Polyproteinprozessierung war allerdings bislang unbekannt. In der Charakterisierung der sequentiellen und differentiellen Prozessierung des Polyproteins bestand demnach die Hauptaufgabe dieser Arbeit. Dafür wurde zunächst ein NV-Volle-Länge-cDNA-Klon aus sechs sich überlappenden cDNA-Einzelfragmenten, unter Verwendung der overlap-extension PCR, hergestellt. Dieser Volle-Länge cDNA-Klon diente als Template für die Generierung von Vorläuferkonstrukten, die für die Charakterisierung der in cis und in trans Prozessierung des Polyproteins verwendet wurden. Die cis-Spaltung des Polyproteins konnte sowohl in E.coli als auch in humanen 293-T Zellen anhand eines Vorläuferproteins, das die komplette Sequenz der 3CLpro enthält, die 5`-seitig von der Spaltstelle zum VPg Protein und 3`-seitig vom N-Termins der 3DLpol flankiert ist, verifiziert werden. Infolge der kotranslationalen cis-Spaltung dieses Vorläuferproteins kam es zur Freisetzung der 3CLpro, die anschließend aufgereinigt wurde. Zusätzlich wurde das Fusionsprotein 3CLproµE1189A3DLpol aufgereinigt, bei dem das Spaltmotiv E/G zwischen der 3CLpro und der 3DLpol so mutiert wurde, dass die kotranslationale Spaltung des Fusionsproteins verhindert wurde. Anhand der 3CLpro sowie dessen Vorläufers 3CLproµE1189A3DLpol sollte die differentielle und sequentielle Spaltung des Polyproteins in trans charakterisiert werden. Dafür wurden synthetisch hergestellte Peptide, die die authentischen Spaltmotive innerhalb des Polyproteins aufwiesen, sowohl mit der 3CLpro als auch mit der 3CLproµE1189A3DLpol in ein