Charakterisierung des antiviralen Immunfaktors CD317/tetherin

• Antragsteller: Professor Oliver T. Fackler, Ph.D.; Professor Dr. Oliver Till Keppler
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163617427

Säugetiere haben intrinsische zelluläre Abwehrmechanismen zur Inhibition der Vermehrung viraler Pathogene entwickelt. Diese Restriktionsfaktoren (RFs), die konstitutiv exprimiert werden oder deren Expression in Wirtszellen im Zuge von Virusinfektionen induziert wird, stellen besonders effektive Barrieren für die Übertragung von Viren zwischen verschiedenen Spezies dar. Der Fokus dieses Projektes liegt auf dem Wirts-RF CD317 (auch BST-2/HM1.24/tetherin genannt), der spät im HIV Replikationszyklus die Freisetzung reifer HIV-1 Partikel von produktiv infizierten Zellen hemmt. Diese Aktivität von CD317 kann durch das HIV-1 Protein Vpu antagonisiert werden und das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der Entschlüsselung der molekularen Mechanismen der CD317-vermittelten Restriktion und deren Antagonismus durch HIV-1 Vpu.Unsere Ergebnisse aus der ersten Förderperiode, zusammen mit denen anderer Arbeitsgruppen, etablierten dass Vpu die Restriktion der Partikelfreisetzung durch CD317 über zwei Mechanismen entgegen wirkt: (i) Einschränkung des Transports von CD317 zur Plasmamembran der Wirtszelle und (ii) Veränderungen in der lateralen Verteilung an der Plasmamembran und damit Ausschluss von Stellen der Virusfreisetzung. Während Helix 2 von Vpu eine Determinante für diese beiden Effekte darstellt ist das hochkonservierte Phospho-Di-Serin Motif von Vpu nur an der Hemmung von CD317 anterogradem Transport und Recycling beteiligt. In weiteren Vorarbeiten konnten wir das Wirtszellprotein Arl6IP1 als neuen Vpu Interaktionspartner, der die Restriktion durch CD317 deutlich verstärkt, identifizierten und einen Ganzkörper-Gewebe Microarray Ansatz etablieren, der die Expressionskartierung relevanter Wirtszellfaktoren in situ an physiologischen Stellen der HIV Übertragung ermöglicht. Basierend auf diesen Vorarbeiten bestehen die Hauptziele der zweiten Förderperiode in (i) der Entschlüsselung der molekularen Mechanismen und beteiligten Wirtszellfaktoren, über die Vpu den intrazellulären Transport und Membranpositionierung von CD317 beeinflusst, (ii) der Charakterisierung der Rolle des neu identifizierten Vpu Interaktionspartners Arl6IP1 in der Restriktion von HIV-1, und (iii) der Identifizierung der physiologisch relevanten Stellen der CD317- und Arl6IP1-vermittelten Restriktion ex vivo und in vivo. Um diese zentralen Fragen zu beantworten werden wir biochemische Ansätze, intrazelluläre Transportstudien, super-auflösende Mikroskopie, virologische und immunhistologische Untersuchungen im Rahmen der gut etablierten Zusammenarbeit unserer beiden Arbeitsgruppen integrieren. Die Ergebnisse dieser Studien sollten unser Verständnis der molekularen Mechanismen und physiologischen Topologie, über die das Zusammenspiel von HIV-1 Vpu und CD317 HIV-1 Pathogenese prägt, signifikant verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen