Kontrolle der lytischen HCMV-Infektion durch Cyclin A2-abhängige Phosphorylierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Herpesviren wählen abhängig vom Zelltyp und Differenzierungsstatus der Wirtszelle zwischen verschiedenen Programmen der Infektion aus, um sich entweder dauerhaft einzunisten (latente Infektion) oder auf zerstörerische Art und Weise zu vermehren (lytische Infektion). Wie Herpesviren bei Eintritt in die Zelle zwischen individuellen Zellmilieus unterscheiden, ist bisher wenig verstanden. Im Rahmen des geförderten Projektes haben wir einen viralen Sensormechanismus identifiziert, der die Replikation des humanen Cytomegalovirus (HCMV) auf die G0/G1-Phase des Zellzyklus und auf differenzierte Zellen beschränkt. Dieser Mechanismus basiert auf dem 150-Kilodalton-Phosphoprotein (pp150), welches als Bestandteil des Viruspartikel in die Zelle eingeschleust wird, spezifisch mit Cyclin A interagiert und den Start der lytischen Genexpression blockiert, solange die Cyclin A-abhängige Kinaseaktivität hoch ist. Neben dem Cyclin A-Sensor pp150 kodiert HCMV den Cyclin A-Antagonisten pUL21a, der als Teil des lytischen Expressionsprogramms Cyclin A dem proteasomalen Abbau zuführt. Dank dieser Strategie wird zum einen der permissive, Cyclin A-negative Zustand der Zelle aufrechterhalten, zum anderen eine unkontrollierte Zellzyklusprogression verhindert, welche den Eintritt in eine aberrant verlaufende Mitose zur Folge hat. Kennzeichen einer solchen, in Abwesenheit der pUL21a-Cyclin A-Interaktion auftretenden Mitose sind das Auftreten von prämaturer Chromosomenkondensation, von mono- und multipolaren Mitosespindeln, von vorzeitiger Trennung der Schwesterchromatiden und einer progressiv verlaufenden Chromosomenfragmentierung. Virale DNA-Replikation und Expression des essentiellen viralen Transaktivators IE2 kommen zum Erliegen. Somit ist die pUL21a-vermittelte Degradierung von Cyclin A als Schutzmechanismus vor einem Kollaps viraler und zellulärer Funktionen zu betrachten. Zusammengenommen bilden pp150 und pUL21a eine klar definierte molekulare Schnittstelle, welche von essentieller Bedeutung ist für die Koordinierung des viralen Lebenszyklus mit den basalen Steuerungsprozessen der zellulären Proliferation und Differenzierung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012) Inhibition of human cytomegalovirus immediate-early gene expression by cyclin A2-dependent kinase activity. J Virol 86: 9369-9383
Oduro JD, Uecker R, Hagemeier C, Webusch L
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(2013) Human cytomegalovirus tegument protein pp150 acts as a cyclin A2-CDK-dependent sensor of the host cell cycle and differentiation state. Proc Natl AcadSci USA 110: 17510-17515
Bogdanow B, Weisbach H, von Einem J, Straschewski S, Voigt S, Winkler M, Hagemeier C, Webusch L
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(2014) PUL21a-Cyclin A2 interaction protects human cytomegalovirus-infected cells from the deleterious consequences of mitotic entry. PLoS Pathog 10:e1004514
Eifler M, Uecker R, Weisbach H, Bogdanow B, Richter E, Koenig L, Vetter B, Lenac-Rovis T, Jonjic S, Neitzel H, Hagemeier C, Webusch L
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(2014) Use of 5-ethynyl-2’-deoxyuridine labelling and flow cytometry to study cell cycle-dependent regulation of human cytomegalovirus gene expression. Methods Mol Biol 1119: 123-132
Webusch L, Hagemeier C
