Intrinsische Immunerkennung retroviraler Infektionen in SAMHD1 Knockout-Mäusen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Gramberg
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263025006

Mutationen der dNTP-Hydrolase SAMHD1 sind mit dem Aicardi-Goutières Syndrom (AGS) assoziiert, einer Autoimmunerkrankung, die unter anderem durch eine spontane Induktion von Typ I Interferon (IFN) gekennzeichnet ist. SAMHD1 wirkt als Restriktionsfaktor, welcher die Infektion von HIV-1 und anderen Retroviren in myeloiden Zellen und ruhenden CD4+ T Zellen blockiert. In Abwesenheit von SAMHD1 induziert die HIV-1 Infektion eine Typ I IFN Immunantwort in human dendritischen Zellen (DZ). Sowohl neugebildetes virales Gag-Protein als auch intrazelluläre virale DNA wurden bisher als mögliche Auslöser einer solchen Immunreaktion diskutiert. Es ist noch ungeklärt, wie die spontane und die Virus-induzierte Immunantwort in Abwesenheit von SAMHD1 ausgelöst werden, und ob beide Immunreaktionen durch die Stimulierung des gleichen Sensors aktiviert werden. Wir werden daher das kürzlich beschriebene SAMHD1 Knockout-Mausmodell nutzen um die endogene und die Virus-induzierte Immunantwort zu vergleichen. SAMHD1 Knockout-Mäuse ohne funktionellen Typ I IFN Rezeptor (IFNAR-/-) zeigen keine endogene Immunantwort. Wir werden daher SAMHD1-/- Mäuse und aus Knochenmark generierte DZs (BMDZs) von SAMHD1-/- Mäusen, die entweder IFNAR-defizient oder IFNAR-kompetent sind, mit HIV Reporterviren infizieren. Dies wird zeigen, ob die endogene Immunantwort in Abwesenheit von SAMHD1 antiviral wirkt und helfen, das antivirale Potential von SAMHD1 in vivo und in vitro zu bestimmen. Eine vergleichende Analyse des Transkriptoms dieser BMDZs nach Infektion wird zeigen, welche Transkripte spezifisch nach Virusinfektion hoch- oder runter-reguliert werden. Die Analysen werden daher auch klären, ob die endogene und die Virus-induzierte Immunantwort durch die gleichen intrinsischen Signalwege induziert werden. Im zweiten Teil des Projektes werden wir die Natur des unbekannten antiviralen Sensors näher untersuchen und die Rolle des DNA-Sensors cGAS bei der Erkennung von Retroviren bestimmen. Daher werden wir SAMHD1/cGAS und SAMHD1/STING Doppel-Knockout-Mäuse, welche für das cGAS Adaptermolekül STING defizient sind, untersuchen. Hierzu werden wir Immuntranskripte (ISGs) aus BMDZs dieser Mäuse nach retroviraler Infektion quantifizieren, um antiretrovirale Signalwege in Abwesenheit von SAMHD1 aufzudecken. Die Verwendung verschiedener antiviralen Substanzen und HIV-Mutanten wird dabei helfen, den viralen Bestandteil, welcher durch den Immunsensor erkannt wird, zu bestimmen. Die Analyse von cGAS und STING im SAMHD1 Mausmodel wird daher zeigen, ob der kürzlich identifizierte DNA Sensor cGAS mit der Induktion der Autoimmunreaktion und der antiretroviralen Immunantwort in Abwesenheit von SAMHD1 in Verbindung gebracht werden kann. Zusammenfassend, werden wir das etablierte SAMHD1 Mausmodel nutzen um zu untersuchen, wie die retrovirale Infektion durch das intrinsische Immunsystem erkannt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen