Duale Rolle des pestiviralen Nichtstrukturproteins NS4A bei RNA Replikation und Virionmorphogenese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Genus Pestivirus aus der Familie Flaviviridae umfasst wichtige Tierseuchenerreger wie das Virus der klassischen Schweinepest und das Virus der bovinen viralen Diarrhöe (BVDV). Eine Besonderheit der Viren dieser Familie ist, dass neben den Strukturproteinen auch die Nichtstrukturproteine (NS) eine kritische Rolle bei der Virionmorphogenese spielen. Dieser Befund verdeutlicht die Multifunktionalität der pestiviralen Proteine. In diesem Projekt wurden die multiplen Funktionen des NS4A von BVDV im Detail untersucht: als NS3 Proteasekofaktor, als essentielle Replikasekomponente sowie in der Virionmorphogenese. Es zeigte sich, dass im C-terminalen Bereich des NS4A nur wenige Einzelmutationen die NS3/4A Proteasefunktion stören, dass eine Inhibition der Replikation auch unabhängig von der Proteasefunktion ausgelöst werden kann und dass zwei an unterschiedlichen Positionen im NS4A gelegene Doppelmutationen die Virionmorphogenese unterbinden können. Die von der Proteaseaktivität unabhängige Störung der Replikation, kann als Hinweis auf eine gestörte Proteinkomplexbildung dieser NS4A Mutanten gewertet werden. Der NS4A-vermittelte Funktionsverlust in der Virionenbildung konnte durch zwei in vivo selektierte Mutationen, je eine in NS2 und NS3, vollständig ausgeglichen werden. Dieses erstaunliche Ergebnis unterstreicht die enorme funktionelle Kompensationsfähigkeit von Viren unter Selektionsdruck und vermittelt einen ersten Einblick in essentielle Oberflächeninteraktionen der pestiviralen Verpackungskomplexe. Die detaillierte Analyse der unterschiedlichen NS4A Funktionen bildet eine hervorragende Grundlage für zukünftige Untersuchungen zu viralen Multiproteinkomplexen mittels der dafür neu etablierten Methode des „proximity Labelings“. Mittels dieses Verfahrens werden aktuell mutationsbedingte Veränderungen in der Zusammensetzung der viralen Proteinkomplexe untersucht. Weitere Untersuchungen nutzen das „bioorthogonale Labeling“, um die Oberflächeninteraktionen zwischen NS3 und NS4A vollständig zu charakterisieren. Diese Daten werden die detaillierte funktionelle Charakterisierung der multifunktionellen Proteinkomplexe NS3/4A und NS2-3/4A, die eine zentrale Rolle sowohl bei der pestiviralen RNA Replikation als auch bei der Virionmorphogenese einnehmen, vervollständigen. Zusammengefasst bilden die etablierten Methoden und die damit erzielten Ergebnisse eine hervorragende Grundlage für die weitere Struktur- und Funktionsaufklärung der für den pestiviralen Lebenszyklus essentiellen Proteinkomplexe.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A positive-strand RNA virus uses alternative protein-protein interactions within a viral protease/cofactor complex to switch between RNA replication and virion morphogenesis. PLOS Pathogens, 13(2), e1006134.
Dubrau, Danilo; Tortorici, M. Alejandra; Rey, Félix A. & Tautz, Norbert
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CRISPR/Cas9-Mediated Knockout of DNAJC14 Verifies This Chaperone as a Pivotal Host Factor for RNA Replication of Pestiviruses. Journal of Virology, 93(5).
Isken, O.; Postel, A.; Bruhn, B.; Lattwein, E.; Becher, P. & Tautz, N.
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Determination of Critical Requirements for Classical Swine Fever Virus NS2-3-Independent Virion Formation. Journal of Virology, 93(18).
Dubrau, D.; Schwindt, S.; Klemens, O.; Bischoff, H. & Tautz, N.
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A novel NS3/4A protease dependent cleavage site within pestiviral NS2. Journal of General Virology, 102(10).
Walther, Thomas; Bruhn, Barbara; Isken, Olaf & Tautz, Norbert
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Membrane Topology of Pestiviral Nonstructural Protein 2 and Determination of the Minimal Autoprotease Domain. Journal of Virology, 95(11).
Walther, T.; Fellenberg, J.; Klemens, O.; Isken, O. & Tautz, N.
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Packaging defects in pestiviral NS4A can be compensated by mutations in NS2 and NS3. Journal of Virology, 97(9).
Fellenberg, Jonas; Dubrau, Danilo; Isken, Olaf & Tautz, Norbert
