Quantitative Analyse der molekularen Interaktionen, die die Zusammensetzung des Influenza A Virus in Modell- und Zellmembranen bestimmen

• Antragsteller: Professor Dr. Salvatore Chiantia
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254850309

Zellmembranen sind komplexe biologische Einheiten welche ein breitesSpektrum an Funktionen erfüllen. Die laterale Organisation von Lipiden und Rezeptoren in Plasmamembranen (PM) ist in zahlreichen biologischen Prozessen involviert wie beispielsweise in der interzellularen Kzessen involviert wie beispielsweise in der interzellularen Kommunikation oder bei viralen Infektionen. Der Mechanismus mit dem der Influenzavirus (IV) eine Zelle infiziert und sich eventuell auf andere Zellen ausbreitet ist paradigmatisch in diesem Zusammenhang. Es ist bekannt, dass Assemblierung und Knospung von sich vermehrenden Influenzavirionen schwierige Prozesse sind die über spezialisierte Lipid-Protein-Domänen der PM (rafts) ablaufen. Unglücklicherweise ist der detaillierte molekulare Mechanismus hinter diesen Prozessen weiterhin unklar. Um die komplexen Interaktionen zwischen den viralen Komponenten und den Membranproteinen der PM der Wirtszelle aufzuschlüsseln, müssen moderne physikalische Modelle der PM, z.B. asymmetrische Model-Membranen, genutzt werden. Das ist ein bedeutender Schritt im Bereich der Membranen-Biophysik, denn bis vor kurzem basierte die Untersuchung von Interaktionen zwischen Lipiden und Proteinen fast ausschließlich auf einfachen symmetrischen Modellen von Zellmembranen. Diese Modeldoppelschichten berücksichtigten nicht die wichtige kompositionelle Asymmetrie zwischenden inneren und äußeren Schichten der PM. Unser generelles Ziel ist es, die molekularen Interaktionen zu entschlüsseln, welche die Knospung und das Verlassen des Influenzavirus der infizierten Zelle lenken. Dies wird geschehen durch die Rekonstitutionierung der viralen Schlüsselkomponenten in den oben genannten verlässlichen undkontrollierbaren Membranmodellen sowie durch die Charakterisierung derer mittels einer hochentwickelte Kombination von Atomkraftmikroskopie und fortschrittlichen Fluoreszenzmikroskopie-Technologien. Zuerst werden wir uns auf die Rolle des viralen Matrixproteins M1 konzentrieren, wie es dieräumliche Ansammlung von IV-Komponenten in einem neuen Virionorchestriert. Weiterführend werden wir die Beziehungen zwischen den Raft-Domänen in den PM untersuchen sowie den IV-Infektionskreislauf. Die Wechselbeziehungen zwischen den IV-Komponenten und den PM-Raft-Domänen ist bisher noch nicht vollständig verstanden. Auf der einen Seite werden wir quantitativ das Zusammenspiel zwischen den IV-Proteinen und den fortgeschrittenen (d.h. asymmetrischen) Modellen von Raft-Domänen charakterisieren. Auf der anderen Seite wird uns die Verwendung neuester asymmetrischer Modelle für PM die Möglichkeit geben, generell zu verstehen, wie die Struktur von PM-Domänen beeinflusst wird durch die asymmetrische Komposition der Schichten und durch die Kopplung zwischen den Schichten. Diese Thematik ist von besonderer Bedeutung in dem Bereich der Membranen-Biophysik, da geordnete PM-Domänen in zahlreichen physiologischen Prozessen eingebunden sind, wie z.B. in der Zellsignalübertragung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen