Mechanismen der Inhibition von Zellmotilität durch den HIV-1 Pathogenese Faktor NEF

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver T. Fackler, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 180582868

HIV-1 Nef optimiert Virusreplikation und Immunevasion infizierter Zellen im infizierten Wirt und stellt einen essentiellen Faktor der AIDS Pathogenese dar. Als eine seiner zentralen Aktivitäten hemmt Nef die Motilität von CD4+ T Lymphozyten, der Hauptzielzellen von HIV-1. Unsere Ergebnisse aus der ersten Förderperiode zeigen dass (i) Inhibition von T Lymphozyten Motilität eine konservierte Funktion der in Sequenz hochvariablen lentiviralen Nef Proteine darstellt und (ii) dass in vivo Endothelialtransmigration sowie Motilität innerhalb von Lymphknoten durch den viralen Pathogenesefaktor durch unabhängige Mechanismen gehemmt wird. Weiterhin konnten wir Aufhebung von Zellpolarität und Generierung langer Zellfortsätze als neue Nef Funktionen identifizieren. Die Reduktion von T Lymphozyten Motilität in dicht gepackter Umgebung hängt von der Hemmung der Wirtszell-Aktin Dynamik durch Nef ab und involviert bislang unbekannte Effektormoleküle des Nef-PAK2 Komplexes. Hemmung von Zellpolarität, die Ausbildung langer Zellfortsätze und Reduktion der Transmigration werden über einen Aktin-unabhängigen, bislang vollständig unbekannten Mechanismus vermittelt. Unsere vorläufigen Ergebnisse deuten darauf auf eine Beteiligung der Interaktionen von Nef mit EXOC2/ß-catenin bzw. dem Nef-assoziierten Kinase Complex (NAKC) an den Aktin-abhängigen bzw. -unabhängigen Aktivitäten in der Zellmigration hin. Ziel der zweiten Förderperiode ist daher, die molekularen Mechanismen dieser unterschiedlichen Phänomene zu identifizieren, ihre gegenseitige Regulation zu definieren und ihren Beitrag zur Nef-vermittelten Hemmung von T Lymphozyten Motilität in vivo zu quantifizieren. Unter Nutzung der in der ersten Förderperiode etablierten experimentellen Systeme soll dies zunächst durch molekulare Analysen in einfachen und komplexen ex vivo Zellkulturmodellen erreicht werden (Transwellchemotaxis, Transendothelialmigration, Migration in 3D Matrices), die spezifische Aspekte von T Lymphozyten Migration in vivo nachstellen. Diese Studien werden etablierte Serien von Nef Mutanten und Allelen verwenden und gezielt die Expression der neu identifizierten Nef Interaktionspartner ausschalten. In diesen Analysen etablierte Prinzipien werden anschließend nach adoptivem Transfer Nef-exprimierender T Lymphozyten in Empfängermäuse bzw. nach Infektion humanisierter Mäuse durch intravital Mikroskopie auf ihre in vivo Relevanz hin überprüft. Dieser interdisziplinäre Ansatz umfasst die Zusammenarbeit mit Partnern in Bern, Boston und Toulouse. Zusammen werden diese Analysen wichtige neuer Erkenntnisse über die Mechanismen erbringen, mit denen der Pathogenesefaktor Nef Wirtszellmotilität beeinflusst um die Persistenz von HIV im infizierten Wirt zu optimieren und unser zellbiologisches Verständnis der T Lymphozyten Motilität zugrunde liegenden Prinzipien verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen