Autophagy in cells upon infection with alphaviruses (Semliki Forest virus, Chikungunya virus)
Final Report Abstract
Der mTOR-Komplex reguliert die zelluläre Antwort auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen und hemmt im aktiven Zustand die Induktion der Autophagie. Es wurde betrachtet, ob die Infektion mit Alphaviren mTOR beeinflusst. Dabei konnte ermittelt werden, dass bei der Infektion mit SFV und - jedoch in weitaus geringerem Ausmaß - mit CHIKV der PI3K-Akt-Signalweg aktiviert wird. Dieser liegt in der Signalkaskade oberhalb von mTOR und stellt einen der wesentlichen Signalwege für das zelluläre Überleben dar. Die PI3K-Akt-mTOR-Aktivierung konnte auf das Vorliegen einer hyperphosphorylierten/sauren Domäne im viralen Nichtstrukturprotein nsP3 zurückgeführt werden. Diese Domäne erwies sich als dafür verantwortlich, dass bei SFV, nicht aber CHIKV, die virale Replikationsmaschinerie vom Ort ihrer Bildung, der Plasmamembran, in modifizierte Endosomen/Lysosomen internalisiert wird. Damit konnte ein im Alphavirus-Feld seit langem bestehendes Rätsel - wie das Virus die Dynamik der Replikationskomplexe steuert -aufgeklärt werden und ein wesentlicher Beitrag zur Aufklärung der virusinduzierten zellulären Signaltransduktion geleistet werden. Allerdings erklären diese Befunde die Anreicherung von Autophagosomen bei der Infektion mit Alphaviren nicht. Es wurde versucht, den viralen Einflussfaktor für Autophagosomen-Akkumulation genauer zu bestimmen, wobei sich aber in Pilotexperimenten herausstellte, dass es sehr schwierig geworden wäre, das Projekt zur Publikationsreife zu bringen. Insbesondere zeigte sich bei Verwendung von Hemmstoffen der zellulären Furin-Proteasen, dass die durch Furin vermittelte Prozessierung des viralen Vorläuferproteins p62 (E3-E2) in die reifen Membranproteine E2 und E3 die Ansammlung von Autophagosomen nicht merklich beeinflusste. Dies widerlegte die im Antrag formulierte Hypothese, dass prozessiertes E3 der Faktor sein könnte, der die Autophagosomen-Akkumulation verursacht. Immunpräzipitationsexperimente zur Identifikation von Interaktionen zwischen viralen Proteinen und zellulären Autophagie-Proteinen lieferten keine verwertbaren Ergebnisse. Daher wurde das Hauptaugenmerk der Arbeit auf die Charakterisierung des viralen Einflusses auf die intrazelluläre Signalweiterleitung (Teilprojekt 3) gelegt. Auch wenn das eigentliche thematische Ziel des Projektes (Aufklärung der Autophagie-Mecha-nismen in Alphavirus-infizierten Zellen) nicht erreicht wurde, so kann die Förderung als höchst erfolgreich bezeichnet werden, denn es konnten im Rahmen des Projektes bedeutsame Beiträge im Feld der zellulären Antwort auf Alphavirus-Infektion geleistet werden. Es wurden Grundlagen für neue Projekte gelegt, die auf diesen Befunden aufbauen. Zudem hat die Arbeit am Karolinska-Institut - einer weltweit führenden Einrichtung der medizinischen Forschung - meinen thematischen und methodischen Horizont nennenswert erweitert, nicht zuletzt dadurch, dass ich wie beabsichtigt Arbeiten in der biologischen Sicherheitsstufe 3 (mit CHIKV) durchführen konnte.
Publications
- (2015): Differential Phosphatidylinositol-3-Kinase-Akt-mTOR Activation by Semliki Forest and Chikungunya Viruses Is Dependent on nsP3 and Connected to Replication Complex Internalization. J Virol 89: 11420-11437
Thaa B, Biasiotto R, Eng K, Neuvonen M, Götte B, Rheinemann L, Mutso M, Utt A, Varghese F, Balistreri G, Merits A, Ahola T, and McInerney GM
(See online at https://doi.org/10.1128/JVI.01579-15) - (2015): Viral and Cellular Proteins Containing FGDF Motifs Bind G3BP to Block Stress Granule Formation. PLoS Pathog 11: e1004659
Panas MD, Schulte T, Thaa B, Sandalova T, Kedersha N, Achour A, and McInerney GM
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004659)
