Die Rolle der Apoptose für die Biologie von Neuwelt-Arenaviren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Arenaviren können schwere menschliche Erkrankungen einschließlich hämorrhagischer Fieber verursachen. Allerdings zeigen sie eine ausgeprägte Vielfalt in ihrem Pathogenitätspotential, wobei hochpathogene (z. B. Junín-Virus, JUNV) und apathogene Viren (z. B. Tacaribe- Virus, TCRV) oft eng miteinander verwandt sind. Einer der hiermit korrelierenden Faktoren ist ihre unterschiedliche Fähigkeit zur Apoptose-Regulation. Ziel dieses Projekts war es daher, Apoptose-regulierende Mechanismen von JUNV und TCRV sowie deren biologische Bedeutung besser zu verstehen. Die erste Projektphase ergab dass sowohl TCRV- als auch JUNV-Infektionen den intrinsischen apoptotischen Weg durch Hochregulierung der pro-apoptotischen BH3-only- Proteine Puma und Noxa infolge einer Aktivierung ihres Transkriptionsfaktors p53 auslösen, und dass dies im Falle von TCRV mit einer Phosphorylierung von p53 an Ser392 einhergeht. Gleichzeitig wurden diese Signale durch anti-apoptotische Veränderungen in Bad, einschließlich der Phosphorylierung an Position Ser112, abgeschwächt. Im Gegensatz zu TCRV, wo der apoptotische Zelltod als Reaktion auf diese Signalereignisse eintritt, wurde dieser Prozess bei JUNV durch die Spaltung des JUNV-Nukleoproteins (NP) als Decoy-Substrat für aktivierte Caspasen beeinträchtigt. Eine ähnliche Spaltung ist für TCRV NP nicht möglich, und dies ist vermutlich auf die Unfähigkeit zurückzuführen, eine große lösliche NP-Isoform (NP53kD) zu erzeugen, die, wie wir zeigen konnten, durch alternative In-Frame-Translation produziert wird. Schließlich konnten wir JUNV-Mutanten erzeugen die keine NP-Isoformen produzieren, und damit deren Rolle bei der Verhinderung des apoptotischen Zelltods während der JUNV-Infektion definitiv nachweisen. Da unsere Ergebnisse darauf hindeuten, dass die Arenavirus-induzierte Apoptose durch Phosphorylierungsvorgänge reguliert wird, bestand das Ziel der Folgephase darin, beteiligte Kinasen zu identifizieren und deren Rolle bei der Virusinfektion besser zu verstehen. Hier konnten wir eine starke Aktivierung von p38 und JNK als Reaktion auf eine JUNV-/TCRV- Infektion nachweisen, was mit ihrer Rolle bei der p53-Aktivierung übereinstimmt. Darüber hinaus konnten wir feststellen, dass die Hemmung von JNK oder p38 virale Replikation deutlich beeinträchtigt, die Hemmung des apoptotischen Zelltods dies jedoch nicht bewirkt. Ein Interaktomik-Ansatz zeigte außerdem die Interaktion von Z, das für die Auslösung der Apoptose verantwortlich ist, mit der vorgeschalteten Kinase ASK1, was darauf hindeutet, dass diese Interaktion zur Aktivierung von p38 und JNK führt. Überraschenderweise konnten wir trotz der bekannten Funktionen von p38 und JNK bei der Zytokinregulation keine nennenswerten Unterschiede in der Reaktion des Wirts auf eine Infektion mit JUNV und TCRV feststellen. Insgesamt haben unsere Arbeiten an diesen Projekten es uns ermöglicht, ein Modell zu etablieren, bei dem Arena-Virus-Infektionen die apoptotischen Signalkaskaden induzieren und diese Wege durch NP-Spaltung differenziell regulieren, was zur Produktion von verkürzten Isoformen von JUNV NP mit veränderter Lokalisierung führt. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass die Aktivierung Apoptose-assoziierter Kinasen für eine effiziente Virusreplikation unerlässlich ist und somit ein mögliches antivirales Ziel darstellt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Deciphering apoptotic host cell responses activated by Tacaribe virus infection. 17th Workshop "Cell Biology of Viral Infections" of the Society for Virology (GfV) 2018, oral presentation
Holzerland J. & Groseth A.
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Functional analysis of Junín nucleoprotein variants for their role in the viral life cycle. 17th Workshop "Cell Biology of Viral Infections" of the Society for Virology (GfV) 2018, oral presentation
Bostedt L. & Groseth A.
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Assessing cross-reactivity of Junín virus-directed neutralizing antibodies. Antiviral Research, 163, 106-116.
Leske, Anne; Waßmann, Irke; Schnepel, Kevin; Shifflett, Kyle; Holzerland, Julia; Bostedt, Linus; Bohn, Patrick; Mettenleiter, Thomas C.; Briggiler, Ana M.; Brignone, Julia; Enria, Delia; Cordo, Sandra M.; Hoenen, Thomas & Groseth, Allison
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Bad, Noxa and Puma are Key Regulators of Tacaribe virus-induced Apoptosis. 18th Workshop "Cell Biology of Viral Infections" of the Society for Virology (GfV) 2019, oral presentation
Holzerland J. & Groseth A.
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High-throughput screening for negative-stranded hemorrhagic fever viruses using reverse genetics. Antiviral Research, 170, 104569.
Wendt, Lisa; Bostedt, Linus; Hoenen, Thomas & Groseth, Allison
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Junín Virus Nucleoprotein Isoforms and their Functional Role in the Viral Infection Cycle. 29th Annual Meeting of the Society for Virology (GfV) 2019, poster presentation
Bostedt L. & Groseth A.
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Tacaribe virus induces classical intrinsic apoptosis by activating BH3-only proteins. 29th Annual Meeting of the Society for Virology (GfV) 2019, poster presentation
Holzerland J. & Groseth A.
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Unravelling Junín Virus Nucleoprotein Isoforms Activities in the Viral Life Cycle. 18th Workshop "Cell Biology of Viral Infections" of the Society for Virology (GfV) 2019, oral presentation
Bostedt L. & Groseth A.
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BH3-only sensors Bad, Noxa and Puma are Key Regulators of Tacaribe virus-induced Apoptosis. PLOS Pathogens, 16(10), e1008948.
Holzerland, Julia; Fénéant, Lucie; Banadyga, Logan; Hölper, Julia E.; Knittler, Michael R. & Groseth, Allison
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Complete genome sequence of Tacaribe virus. Archives of Virology, 165(8), 1899-1903.
Holzerland, Julia; Leske, Anne; Fénéant, Lucie; Garcin, Dominique; Kolakofsky, Daniel & Groseth, Allison
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BH3-only sensors Bad, Noxa and Puma are Key Regulators of Arenavirus-induced Apoptosis. 30th Annual Meeting of the Society for Virology (GfV) 2021, oral presentation
Holzerland J., Fénéant L., Banadyga L., Hölper J.E., Knittler M.R. & Groseth, A.
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BH3-only sensors Bad, Noxa and Puma are Key Regulators of Arenavirus-induced Apoptosis. 40th Annual Meeting of the American Society for Virology 2021, oral presentation
Groseth A., Fénéant L. & Holzerland J.
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Identification of host cell signaling molecules responsible for apoptosis regulation in response to arenavirus infection. 19th Workshop "Cell Biology of Viral Infections" of the Society for Virology (GfV) 2021, oral presentation
Holzerland J., Fénéant, F. & Groseth A.
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Connecting Host Cell Response, Apoptosis and Arenavirus Pathogenesis. 18th NSV meeting 2022, oral presentation
Holzerland J., Fénéant L., Bostedt L. & Groseth A.
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Regulation of host cell signaling molecules in response to arenavirus infection. 31st Annual Meeting of the Society for Virology (GfV) 2022, poster presentation
Holzerland J., Fénéant L. & Groseth, A.
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Regulation of Stress-Activated Kinases in Response to Tacaribe Virus Infection and Its Implications for Viral Replication. Viruses, 14(9), 2018.
Holzerland, Julia; Fénéant, Lucie & Groseth, Allison
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The Arenavirus-Host Cell Interface: at the crossroads of virus replication, host cell response and pathogenesis. LabRoots 9th Annual Microbiology Week 2023, invited speaker
Groseth A.
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Understanding the Arenavirus-Host Cell Interface as a Guide to the Development of Novel Antiviral Approaches. 36th International Conference on Antiviral Research (ICAR) 2023, invited speaker
Groseth A.
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Unravelling the Host Cell Response to Arenavirus Infection. 2nd Workshop " One Health and Zoonotic Viruses " of the Society for Virology (GfV) 2023, keynote lecture
Groseth A.
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Alternative translation contributes to the generation of a cytoplasmic subpopulation of the Junín virus nucleoprotein that inhibits caspase activation and innate immunity. Journal of Virology, 98(2).
Bostedt, Linus; Fénéant, Lucie; Leske, Anne; Holzerland, Julia; Günther, Karla; Waßmann, Irke; Bohn, Patrick & Groseth, Allison
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Exploring the arenavirus-host interface as a path to novel antiviral approaches. 8th National Congress of the Italian Society for Virology (ISV) 2024, invited speaker
Groseth A.
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Virus-Host Interactions: Connecting Mechanisms with Implications for Arenavirus Pathogenesis. Bunya 2024, invited speaker
Groseth, A.
