Membran-Bruch als alternativer Mechanismus von Membran-Synthese

• Antragstellerin: Professorin Dr. Jacomine Krijnse Locker, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229552073

Nucleo-cytoplasmic large DNA viruses (NCLDVs) sind eine Gruppe von doppel-strängigen DNA-Viren mit einer Größe von 150 bis 750 nm, die 150 bis 1000 Proteine kodieren und zu den größten bekannten Viren gehören. NCLDVs replizieren ihre DNA im Zytoplasma, haben ungefähr 60 Gene gemeinsam und stammen wahrscheinlich von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Interessanterweise zeigt eine erheblich Anzahl ihrer Proteine Homologien zu Proteinen der Archaea, Eukarya und Bacteria und stellen daher möglicherweise eine vierte Lebensform dar die Aufschlüsse über die Evolution von Bakterien zu Eukaryoten geben könnte. Unsere Gruppe untersucht seit mehreren Jahren das Orthopoxvirus Vaccinia (VACV), das zur NCLDV-Gruppe gehört. Wir verwenden moderne mikroskopische Methoden zur Untersuchung von VACV auf Zell-Ebene und um die Zelle besser zu verstehen. Wir haben mit Elektronenmikroskopie und Elektronentomographie gezeigt, dass VACV seine Membran in einer unüblichen Weise aufbaut. Es bilden sich offene Membrane in Zytoplasma, wahrscheinlich durch Membran-Bruch entstanden, die eine offenen Membran-kugel bilden. Diese offene Kugel schließt sich nach Aufnahme der Virus-DNA. Grundlage dieses Antrages sind bereits vorliegende Resultate von Untersuchungen zweier anderer Viren der NCLDV-Gruppe (african swine fever virus ASFV und Mimivirus) die vermuten lassen, dass sie die gleiche unübliche Membran-Synthese verwenden. Im Rahmen dieses Antrages wollen wir diese Vorarbeiten bestätigen und auf zwei zusätzliche Mitglieder der NCLDV-Gruppe ausweiten, das Marseille-Virus und das kürzlich identifizierte Cafeteria roenbergensis, das marines Zooplankton infiziert (CroV, Kooperation mit Dr. Fischer, Heidelberg) . Mit Hilfe von VACV- und ASFV-Viren mit induzierbaren Genen sollen bestimmte Proteine untersucht werden, die im Verdacht stehen, am Membranbruch beteiligt zu sein. Unser Fokus liegt dabei auf fünf Genen die Membranproteine kodieren und in allen NCLDV-Genomen konserviert vorhanden sind. Wir werden unsere Daten mit biophysikalischen Assays ergänzen, in denen wir ausgewählte Proteine in artifiziellen Membrane exprimieren und Prozesse wie Membran-Bruch in vitro verfolgen. Schließlich werden potenzielle Membran-Bruch-induzierende (virale) Proteine auf ihre Struktur untersucht (Molekülmodellierung) und überprüft, ob Proteine mit einer ähnlichen Struktur in Genomen von anderen NCLDVs/ Archaea/Bakteria und/oder Eukarya vorhanden sind. Unser Ziel ist es zu untersuchen, ob der Mechanismus der Membranbiosynthese über offene Zwischenprodukte und Membran-Bruch auch in eukayotischen Zellen existiert und bei zellulären Vorgängen, die mit dem Umhüllen von zytoplasmatischen Strukturen einher gehen, eine Rolle spielen könnten oder bei der Infektion von anderen Pathogenen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen