Identifikation und Charakterisierung von Signal-transduzierenden und regulatorischen Kinasen in der RIG-I/IRF3-vermittelten Induktionsphase der angeborenen antiviralen Immunantwort

• Antragsteller: Dr. Marco Binder
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Immunologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236528794

Jede Zelle (von Bakterien bis zum Menschen) besitzt angeborene Mechanismen zur Erkennung und umgehenden Bekämpfung eindringender Mikroorganismen. Bei höheren Tieren steht bei der Abwehr von Virusinfektionen das Interferon-System an vorderster Front. Eine Reihe von Sensor-Molekülen auf und in der Zelle erkennt invariante Bestandteile des Erregers und löst daraufhin eine Signalkaskade aus, die in der Produktion und Sekretion verschiedener Zytokine kulminiert, allen voran Typ I (und III) Interferone. Diese Botenstoffe wiederum lösen in der befallenen sowie in benachbarten Zellen ein antivirales Programm aus, das mit Hilfe zahlreicher molekularer Effektoren die Vermehrung und Ausbreitung des Virus erschwert oder gar verhindert. Mit diesem zellulären Programm gehen auch entzündliche Prozesse einher, die jedoch strikt reguliert sein müssen, um eine Schädigung des betroffenen Organs zu vermeiden.Die molekularen Regulationsmechanismen bei der Induktion des Interferonsystems sind bislang nur unvollständig verstanden. In dem beantragten Fortsetzungsprojekt werden wir Faktoren charakterisieren, die für die antivirale Signaltransduktion, sowie deren Regulation von maßgeblicher Bedeutung sind. Hierzu bauen wir auf das Vorgängerprojekt auf, für das wir einen Hochdurchsatz-RNAi-Screen durchgeführt hatten, im Rahmen dessen wir 719 humane Kinase-Gene stilllegten und den Einfluss auf die Aktivierung des essentiellen antiviralen Transkriptionsfaktors IRF-3 bestimmten. Die Faktoren mit dem signifikantesten Einfluss wurden umfangreich validiert und grundlegend funktional charakterisiert. Ein besonders einflussreiches Gen, die Kinase DAPK1, wurde im Detail untersucht, und als neuartiger regulatorischer Feedback-Inhibitor des antiviralen Abwehrprogramms identifiziert. Im nun beantragten Projekt wollen wir die molekularen Grundlagen aufklären, wie die antivirale RIG-I/IRF3-Signalkaskade ihren Inhibitor DAPK1 aktiviert, und welche Konsequenzen die Phosphorylierung von RIG-I durch DAPK1 auf die molekulare Erkennung einer Virusinfektion hat. Hierzu beobachteten wir bereits, dass besagte Phosphorylierung von RIG-I zu einem sehr unerwarteten Ansprechverhalten gegenüber viraler RNA führt, und wollen diese Beobachtung nun dazu nutzen, die Selbst/Nicht-selbst-Erkennung von RNAs durch RIG-I besser zu verstehen. In einem zweiten Teilprojekt werden wir der Frage nachgehen, ob auch die nahe verwandten Proteine DAPK2 und DAPK3 eine regulatorische Rolle für die antivirale Antwort einer Zelle spielen. Hierzu werden wir alle drei DAPK-Moleküle in ihrer Funktion, auch in verschiedenen Zelltypen, vergleichen.Letztlich werden wir im beantragten Projekt noch weitere Kinasegene untersuchen und näher charakterisieren, die in der ersten Projektperiode einen starken Einfluss auf den antiviralen Signalweg zeigten. Zu drei Faktoren haben wir bereits umfangreiche Vorerkenntnisse gesammelt, die wir nun vervollständigen und zu abgeschlossenen Charakterisierungen ausbauen wollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen