Charakterisierung von CD81 Rezeptorinteraktoren bei Leberzelleintritt von Hepatitis C Virus und Plasmodium.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Tetraspanin CD81 ist ein Plasmamembranprotein, das mit einer Vielzahl von Proteinen und Lipiden interagiert. In gesunden Zellen spielt CD81 eine wichtige Rolle bei der Zellentwicklung, der Aktivierung durch äußere Reize und der Motilität. Darüber hinaus nutzen zwei Krankheitserreger, das Hepatitis-C-Virus (HCV) und der Malariaparasit Plasmodium, CD81, um in Leberzellen einzudringen. Bisher war nicht hinreichend klar, wie CD81 den Eintrittsprozess der beiden Krankheitserreger steuert und ob das Virus und der Parasit ähnliche Mechanismen nutzen. In dieser Studie haben wir CD81-interagierende Proteine in menschlichen Leberzelllinien und in primären menschlichen Hepatozyten mittels quantitativer Proteomanalysen kartiert. Insgesamt wurden 42 CD81-interagierende Proteine identifiziert, darunter bekannte HCV-Wirtsfaktoren (z. B. EGFR). Darüber hinaus entdeckten wir zwei neue CD81-Interaktionspartner, das Calpain-5 (CAPN5) und Casitas B-lineage lymphoma protooncogene B (CBLB), die die HCV-Infektion erleichtern. Das Ausschalten von CAPN5 und CBLB in Hepatomzellen mittels CRISPR/Cas9 Technologie führte zu einer geringeren HCV- Empfindlichkeit gegenüber allen sieben getesteten HCV-Genotypen. Im Gegensatz dazu waren andere umhüllte RNA-Viren wie das humane Coronavirus und das vesikuläre Stomatitisvirus nicht von CAPN5 und CBLB abhängig, was darauf hindeutet, dass beide Proteine HCV-spezifische und pan-genotypische Wirtsfaktoren sind. Außerdem benötigte Plasmodium weder CAPN5 noch CBLB für die Invasion in Leberzellen. Stattdessen unterstützten zwei andere mit CD81 interagierende Proteine, das EGFR-Adaptorprotein GRB2 und die Ubiquitin-Ligase CBL die Invasion von Plasmodium. Während der HCV-Infektion funktionierten CAPN5 und CBLB unabhängig von ihrer enzymatischen Aktivität oder Signalfunktion, was auf eine Gerüstfunktion schließen lässt. Durch die Analyse der Eintrittsschritte des Virus in Leberzellen konnten wir zeigen, dass CAPN5 und CBLB an einem Eintrittsschritt nach der Zelloberflächenbindung und vor der Membranfusion des Virus beteiligt sind, d. h. bei der Endozytose oder dem endosomalen Transport. Insgesamt haben wir die CD81-Proteininteraktionen in menschlichen Leberzellen kartiert und gezeigt, dass HCV und Plasmodium CD81-Interaktionspartner für den Eintritt in Leberzellen unterschiedlich nutzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2020. Cholesterol sensing by CD81 is important for hepatitis C virus entry. J. Biol. Chem. 295, 16931–16948
Palor, M., Stejskal, L., Mandal, P., Lenman, A., Alberione, M.P., Kirui, J., Moeller, R., Ebner, S., Meissner, F., Gerold, G., Shepherd, A.J., Grove, J.
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2017. Protein Interactions during the Flavivirus and Hepacivirus Life Cycle. Mol. Cell Proteomics 16, S75–S91
Gerold, G., Bruening, J., Weigel, B., Pietschmann, T.
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2018. CD81 Receptor Regions outside the Large Extracellular Loop Determine Hepatitis C Virus Entry into Hepatoma Cells. Viruses 10
Banse, P., Moeller, R., Bruening, J., Lasswitz, L., Kahl, S., Khan, A.G., Marcotrigiano, J., Pietschmann, T., Gerold, G.
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2018. Hepatitis C virus enters liver cells using the CD81 receptor complex proteins calpain-5 and CBLB. PLoS Pathog. 14, e1007111
Bruening, J., Lasswitz, L., Banse, P., Kahl, S., Marinach, C., Vondran, F.W., Kaderali, L., Silvie, O., Pietschmann, T., Meissner, F., Gerold, G.
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2020. Hepatitis C virus entry: protein interactions and fusion determinants governing productive hepatocyte invasion. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 10
Gerold, G., Moeller, R., Pietschmann, T.
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2020. Single-nucleotide variants in human CD81 influence hepatitis C virus infection of hepatoma cells. Med Microbiol Immunol 209, 499–514
Alberione, M.P., Moeller, R., Kirui, J., Ginkel, C., Doepke, M., Ströh, L.J., Machtens, J.-P., Pietschmann, T., Gerold, G.
