Inhibition of Programmed Cell Death by Cytomegalovirus

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfram Brune
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 100472565

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der programmierte Zelltod spielt eine wichtige Rolle als intrinsischer zellulärer Abwehrmechanismus gegen Virusinfektionen. Das murine Cytomegalovirus (MCMV) verfügt über mindestens vier Proteine, mit denen es den programmierten Zelltod hemmen kann: Die viralen Proteine m38.5/vMIA und m41.1/vIBO verhindern Apoptose, indem sie spezifisch die pro-apoptotischen zellulären Proteine Bax bzw. Bak in der äußeren Mitochondrienmembran hemmen. Die Virusproteine M36/vICA und M45/vIRA hingegen blockieren Apoptose und Nekroptose, die über sogenannte Todesrezeptoren ausgelöst wird, indem sie die Aktivierung von Caspase-8 bzw. die Signalübertragung zwischen RIP1 und RIP3 hemmen. Im Rahmen dieses Projektes wurde der Bak-spezifische Apoptose-Inhibitor vIBO entdeckt und seine Funktion in vitro und in vivo aufgeklärt. Darüber hinaus wurde der Synergismus von vIBO mit dem Bax-spezifischen Inhibitor vMIA analysiert. Vergleichende Untersuchungen wurden zwischen den mitochondrialen Apoptose-Inhibitoren des MCMV und des humanen Cytomegalovirus (HCMV) sowie den Bcl-2-Homologen des Kaposi- Sarkom-assoziierten Herpesvirus (KSHV) und anderer γ2-Herpesviren deckten funktionelle Ähnlichkeiten, aber auch relevante Unterschiede auf. Eine zentrale Aufgabe der mitochondrialen Apoptose-Inhibitoren ist die Verhinderung des vorzeitigen Zelltods durch die DNA-Schadensantwort (DDR). Untersuchungen an verschiedenen HCMV-Stämmen zeigten, dass das Virus eine Folge der DDR, nämlich die Aktivierung der Caspase-2, verhindern kann. Mithilfe eines HCMV-Stamms, dem diese Funktion fehlt, konnte der Mechanismus der Caspase-2- Aktivierung aufgeklärt werden. Außerdem konnten wir zeigen, dass der virale Nekroptose-Inhibitor M45/vIRA über eine wichtige zusätzliche Funktion verfügt: Er hemmt die Entzündungskaskade, indem es das zentrale Regulator-Protein NEMO der Autophagie zuführt. Ein neuartiger Mechanismus, der dieser Funktion zugrunde liegt, konnte im Rahmen dieses Projekts aufgeklärt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2009). Essential role for either TRS1 or IRS1 in human cytomegalovirus replication. J. Virol. 83(9):4112-20
  Marshall EE, Bierle CJ, Brune W, Geballe AP
  
• (2009). Tinkering with a viral ribonucleotide reductase. Trends Biochem. Sci. 34(1):25-32
  Lembo, D. and Brune, W.
  
• (2010). Cytomegaloviruses inhibit Bak- and Bax-mediated apoptosis with two separate viral proteins. Cell Death Differ. 17(4):655-65
  Cam M, Handke W, Picard-Maureau M, Brune W
  
• (2011). Inhibition of programmed cell death by cytomegalovirus. Virus Res., 157(2):144-50
  Brune W
  
• (2012). Live or let die: Manipulation of cellular suicide programs by murine cytomegalovirus. Med. Microbiol. Immunol., 201(4):475-86
  Handke W, Krause E, Brune W
  
• (2012). Prevention of cellular suicide by cytomegaloviruses. Viruses 4(10):1928-1949
  Fliss P, Brune W
  
• (2012). The human cytomegalovirus protein TRS1 inhibits autophagy via its interaction with Beclin 1. J. Virol. 86(5):2571-84
  Chaumorcel M, Lussignol M, Mouna L, Cavignac Y, Fahie K, Cotte-Lafitte J, Geballe A, Brune W, Beau I, Codogno P, Esclatine A
  
• (2012). Viral mediated redirection of NEMO/IKKy to autophagosomes curtails the inflammatory cascade. PLoS Pathog. 8(2):e1002517
  Fliss PM, Jowers TP, Brinkmann MM, Holstermann B, Mack C, Dickinson P, Hohenberg H, Ghazal P, Brune W
  
• (2013). Viral inhibition of BAK promotes murine cytomegalovirus dissemination to salivary glands. J. Virol. 87(6):3592-6
  Handke W, Luig C, Popovic B, Krmpotic A, Jonjic S, Brune W
  
• (2014). Murine cytomegalovirus virion-associated protein M45 mediates rapid NF-κB activation after infection. J. Virol. 88(17):9963-75
  Krause E , de Graaf M, Fliss P, Dölken L, Brune W
  
• (2015). A temporal gate for a viral enhancer to 1 co-opt Toll-Like-Receptor transcriptional activation pathways upon acute infection. PLoS Pathog. 11(4): e1004737
  Kropp KA, Hsieh WY, Isern E, Forster T, Krause E, Brune W, Angulo A, Ghazal P
  
• (2015). Functional Comparison of the Molluscum Contagiosum Virus vFLIP MC159 with the Murine Cytomegalovirus M36/vICA and M45/vIRA Proteins. J. Virol. 90(6):2895-905
  Hüttmann J, Krause E, Schommartz T, Brune W
  
• (2015). Knockout of the host resistance gene Pkr fully restores replication of murine cytomegalovirus (MCMV) m142 and m143 mutants in vivo. J. Virol. 90(2):1144-7
  Ostermann E, Warnecke G, Waibler Z, Brune W
  
• (2016). Analysis of the role of autophagy inhibition by two complementary human cytomegalovirus BECN1/Beclin 1-binding proteins. Autophagy 12(2):327-42
  Mouna L, Hernandez E, Bonte D, Brost R, Amazit L, Delgui LR, Brune W, Geballe AP, Beau I, Esclatine A
  
• (2016). Complete Genome Sequence of a Human Cytomegalovirus Strain AD169 Bacterial Artificial Chromosome Clone. Genome Announc. 4(2): e00091-16
  Ostermann E, Spohn M, Indenbirken D, Brune W
  
• (2017). Die another day: Inhibition of cell death pathways by cytomegalovirus. Viruses 9(9): e249
  Brune W, Andoniou CE
  
• (2017). The Viral Bcl-2 Homologs of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus and rhesus rhadinovirus share an essential role for viral replication. J. Virol. 2017 Feb 28;91(6)
  Gallo A, Lampe M, Günther T, Brune W