Strukturbiologische Einsichten in den herpesviralen nukleären Egresskomplex - Untersuchungen zur Rolle des Komplexes als Initiator des nukleären Egress und als Zielmolekül für antivirale Therapien.

• Antragsteller: Professor Dr. Yves André Muller
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395622682

Die Replikation von Herpesviren startet im Zellnukleus, und dort findet auch die initiale Assemblierung der Viruscapside statt. Da diese jedoch zu groß sind, um den Nukleus durch die nukleären Poren zu verlassen, entwickelten Herpesviren einen alternativen Exit-Mechanismus, den sogenannten nukleären Egress (NE). Dieser wird durch die Bildung eines Komplexes zwischen zwei Virusproteinen initiiert, nämlich zwischen einem membranständigen Protein, welches im humanen Cytomegalovirus (HCMV) pUL50 heißt, und einem löslichen Protein, genannt pUL53 in HCMV. Diesem Komplex fallen mehrere Rollen zu. Er bildet erstens eine Plattform für die Rekrutierung von weiteren Wirtszell- und Virusproteinen, initiiert zweitens die Bildung von Membranausstülpungen zum Export der Capside und rekrutiert drittens das Viruscapsid zu diesen Ausstülpungen.Vor kurzem haben wir die Kristallstruktur des pUL50-pUL53-Komplexes publiziert. Eine Besonderheit des Komplexes ist das Vorhandensein eines N-terminalen Bereichs in pUL53, welcher sich wie ein Haken in das pUL50-Protein legt. Dieser 29 Reste lange Haken trägt 80 % zur Gesamtinteraktionsfläche im Komplex bei (insgesamt 1880 Angs.**2). Die heterodimeren Komplexe assemblieren des Weiteren zu Sechsringen, welche im Kristall wabenförmige Schichten ausbilden. In der Literatur werden diesen Überstrukturen mögliche Rollen bei der Initiierung der Bildung der Membranausstülpungen zugesprochen. Strukturbiologische Arbeiten zum NE sind sehr kompetitiv. Fast gleichzeitig wurden Kristallstrukturen der NE-Komplexe von HCMV, HSV-1 und PrV publiziert. Wir schlagen vor, mittels strukturbiologischer Arbeiten, unser Verständnis zur Rolle des NE-Komplexes als Initiator des herpesviralen Egress entscheidend zu vertiefen. Gleichzeitig wollen wir eruieren, inwieweit der NE-Komplex ein lohnendes Ziel für neue antivirale Therapien darstellt. Wegen der medizinischen Relevanz der assoziierten Infektionen werden wir die Kristallstrukturen des NE-Komplexes des Epstein-Barr-Virus (EBV) und des Varicella-Zoster-Virus (VZV) aufklären. Bis jetzt ist keine Atomstruktur eines NE-Komplexes eines Gammaherpesvirus bekannt (wie z. B. für EBV). Mittels Moleküldynamikrechnungen wollen wir die Unterschiede zwischen den NE-Komplexen verstehen und mit Hilfe der Kristallstrukturbestimmung höheroligomerer Komplexe zwischen NE-Proteinen und weiteren Bindepartnern die Rolle des NE-Komplexes als Assemblierungsplattform und für die Rekrutierung der nukleären Capside zu den Membranausstülpungen aufklären. Des Weiteren wollen wir untersuchen, inwieweit das Verhaken von pUL50 und pUL53 als Blaupause für die Entwicklung potenzieller Inhibitoren des nukleären Egress dienen kann. Zugang zu potenziellen Inhibitoren soll mittels Computerverfahren und fragment screening by crystallography erhalten werden. Dieser Ansatz erscheint äußerst lohnenswert, da kürzlich in unserer Gruppe neue bis 1.5 Angs. streuende Kristalle von veränderten pUL50-pUL53-Konstrukten erhalten wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen