Die Rolle von TREX1 in der angeborenen Immunerkennung humaner endogener Retroviren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Oliver T. Fackler, Ph.D.; Dr. Alessia Ruggieri, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318196085

Produkte der reversen Transkription von HIV-1 werden in den meisten Zelltypen vornehmlich durch den cyclicGMP-cGAS-STING Signalweg detektiert. Für die zytoplasmatische Wirtszell Exonuklease TREX1 wurde beschrieben, dass sie RT Produkte exogener Retroviren metabolisiert und Studien in trex1 knock out Mäusen legen nahe, dass TREX1 eine Rolle bei der Eliminierung von RT Produkten endogener Retroviren sowie von im Zuge von DNA Schädigungen entstandenen zytoplasmatischen DNAs spielt. Basierend auf diesen Literaturdaten besteht eine zentrale Hypothese dieses Projekts darin, dass TREX1 eine zentrale Rolle in der Kontrolle angeborener Autoimmunantworten spielt indem TREX1 die Menge an retroviraler und zellulärer zytoplasmatischer DNA senkt und dadurch angeborene Immunerkennung verhindert. In der ersten Förderperiode etablierten wir immunkompetente- und inkompetente Zellmodelle mit und ohne TREX1 Expression für die Analyse von TREX1 Funktion nach Infektion mit exogenen Retroviren, Aktivierung der Expression endogener Retroviren oder der Induktion von DNA Schäden. Weiterhin wurden Testsysteme für die Bestimmung der enzymatischen Aktivität von TREX1 in vitro sowie für die Quantifizierung der immunologischen Konsequenzen von TREX1 Aktivität in Zellen etabliert. Weiterhin ergab die Analyse von TREX1 Expression in menschlichen Zellen ein unerwartet komplexes Muster an Zelltyp- und Stimulations-abhängiger Expression verschiedener TREX1 Isoformen, die sich in ihrer Substrat Spezifität unterscheiden und proteolytisch prozessiert werden können. Unsere Arbeiten in der zweiten Förderperiode werden auf diesen Befunden unter Verwendung der etablierten experimentellen Systeme aufbauen um ein umfassendes Verständnis der Rolle der verschiedenen TREX1 Isoformen und Prozessierungsprodukten in menschlichen Zellen im Zuge von retroviralen Infektionen oder DNA Schädigungen zu erlangen. Da TREX1 ein am endoplasmatischen Retikulum und im Zellkern lokalisiertes Transmembranprotein ist, besteht eine weitere zentrale Frage darin, wie und wo die Exonuklease Zugang zu retroviralen RT Produkten hat. Um diese Fragen zu beantworten werden wir (i) eine umfassende funktionelle Charakterisierung von TREX1 Isoformen und Prozessierungsprodukten durchführen und (ii) die immunologischen Konsequenzen der Metabolisierung zytoplasmatischer DNAs durch TREX1 analysieren. Diese Untersuchungen werden systematisch exogene Infektionen mit HIV-1 mit der Induktion der Expression endogener Retroviren sowie von DNA Schäden vergleichen. Zusammen streben wir an, neue Einblicke in die zeitlich-räumliche Funktionsweise von TREX1 sowie ihres Zusammenspiels mit der Replikation von Retroviren zu erbringen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1923: Innate Sensing and Restriction of Retroviruses