Regulatorische Interaktion zwischen zellulären Zyklinen und dem Zyklin-abhängigen Proteinkinase-Ortholog pUL97 des humanen Cytomegalovirus

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Marschall; Professor Dr. Heinrich Sticht
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280194832

Die Replikation des humanen Cytomegalovirus (HCMV) ist durch eine enge Virus-Wirtszellinteraktion gekennzeichnet. Insbesondere sind Zyklin-abhängige Proteinkinasen (CDKs) in die virale Genexpression und Proteinmodifikation funktionell integriert. Die HCMV-kodierte Proteinkinase pUL97 fungiert aufgrund von strukturellen und funktionellen Ähnlichkeiten als virales CDK-Ortholog. Vor Kurzem konnten wir eine Interaktion zwischen der Proteinkinase pUL97 und einer Gruppe von zellulären Zyklinen beschreiben, in erster Linie mit Zyklin T1. Die sequenzielle Domäne innerhalb von pUL97, die für die Zyklin T1-Interaktion verantwortlich ist, wurde auf den Aminosäurebereich 231-280 festgelegt, welcher sich außerhalb der konservierten Kinasedomäne befindet. Im Zuge unserer derzeitigen Vorarbeiten identifizierten wir eine noch ausgeprägtere Interaktion zwischen pUL97 und Zyklin B1. Dieser neue Befund einer speziellen Virus-Wirtszellinteraktion ist wichtig und überraschend zugleich, denn es ist die einzige bislang beschriebene Interaktion zwischen einer herpesviralen Proteinkinase und einem Zyklin, so dass sich daraus die Möglichkeit einer wechselseitigen Regulation ableiten lässt. Dies könnte bedeuten, dass Zykline nicht nur wesentliche Regulatoren des Zellzyklus und anderer zellulärer Prozesse darstellen, sondern auch der HCMV-Replikation. Wichtigerweise zeigen unsere Ergebnisse, dass die HCMV-Proteinkinase pUL97 nicht ausschließlich mit einem Zyklin interagiert, sondern mit mehreren verschiedenen Zyklintypen, was an die vielfältigen Kombinationen der CDK-Zyklin-Interaktionen erinnert. Ein ganz zentraler Befund ist dabei, dass die Interaktion zwischen pUL97 und Zyklin B1 (jedoch nicht Zyklin T1) von der pUL97-Aktivität abhängig ist, d.h. unsere Vorarbeiten zeigen einen Block der Zyklin B1-Interaktion unter der Wirkung von pUL97-Inhibitoren. Somit stellt die Aufklärung des Mechanismus der Interaktion eine wissenschaftliche Herausforderung dar, welche durch eine Kombination aus bioinformatischen und biochemischen Analysen erreicht werden soll. Insbesondere soll die Bedeutung der Zyklin-pUL97-Interaktion für die phosphorylierungsabhängigen regulatorischen Aktivitäten von pUL97 im Detail beleuchtet werden. Im Ergebnis wird es grundlegend wichtig sein, die Stellung der Zyklin-pUL97-Interaktion im Gesamtkontext der viralen Replikation aufzuklären, um deren möglichen Einfluss auf die virale Pathogenese darzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen