Die Unterdrückung antiviraler Immunreaktionen auf transkriptioneller Ebene durch das HIV-1 Protein Vpu

• Antragsteller: Dr. Simon Langer
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404687549

Das Humane Immundefizienz-Virus 1 (HIV-1) ist der Erreger des erworbenen Immunschwächesyndroms AIDS und hat weltweit bisher über 70 Millionen Menschen infiziert. Die scheinbar ungehinderte Ausbreitung von HIV ist unter anderem auf die Evolution komplexer Immunevasions-Mechanismen zurückzuführen, welche das menschliche Immunsystem umgehen oder ausschalten. Hierbei sind die sogenannten akzessorischen Proteine (Vpu, Nef, Vif und Vpr) von zentraler Bedeutung, da sie mit Faktoren infizierter Wirtszellen interagieren um eine effiziente Ausbreitung des Virus zu gewährleisten. Frühere Studien beschränkten sich meist auf die Untersuchung einer direkten Antagonisierung antiviraler Faktoren durch virale Proteine. Bis heute ist daher weitestgehend unklar, ob virale Proteine die Immunantwort auch auf transkriptioneller Ebene unterdrücken und somit einen breiten Effekt auf die Immunaktivierung ausüben. Ein besseres Verständnis der viralen Faktoren, welche die Immunantwort modulieren ist jedoch von enormer Wichtigkeit, da die chronische Hyperaktivierung des Immunsystems in HIV-Patienten eine zentrale Rolle in der Pathogenese von AIDS spielt. Im Rahmen der beantragten Studie möchte ich daher den Einfluss des akzessorischen Proteins Vpu auf Immunaktivierung und HIV-Replikation untersuchen. Vpu hemmt die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB, welcher ein zentrales Steuerelement adaptiver und angeborener Immunantworten darstellt. Dies legt nahe, dass Vpu die Induktion einer antiviralen Immunantwort effizient unterdrücken kann. Interessanterweise beschleunigt die Aktivierung von NF-κB nicht nur die Krankheitsentstehung, sondern beeinflusst auch die Expression viraler Gene und spielt eine zentrale Rolle bei der Latenz und Reaktivierung von HIV-1. Im beantragten Projekt soll der Einfluss der NF-κB-Modulation auf die zelluläre Genexpression und Aktivierung einer antiviralen Immunantwort analysiert werden. Dazu werden verschiedene systembiologische Methoden kombiniert: Zunächst möchte ich mittels RNA-Sequenzierung das Transkriptom primärer HIV-1 infizierter CD4+ T-Zellen bestimmen, um die Auswirkungen von Vpu auf die zelluläre Genexpression zu entschlüsseln. Darüber hinaus sollen innovative Ubiquitinylierungs- und Degradationsassays angewendet werden, um die Effekte von Vpu auf den Abbau zellulärer Proteine zu bestimmen. Dieser Ansatz ermöglich die Identifikation bisher unbekannter Interaktionspartner von Vpu und hilft die Mechanismen der Vpu-vermittelten Inhibition von NF-κB aufzuklären. Die identifizierten Faktoren werden in Folgeexperimenten validiert und ihre Relevanz für Immunaktivierung, Transkriptionsregulation und Virusreplikation getestet. Die Ergebnisse dieser Studie liefern nicht nur wichtige Einblicke in die Faktoren, welche die Immunaktivierung und somit die Progression zu AIDS bestimmen, sondern können auch neue therapeutische Ansätze voranbringen, bei denen NF-κB die Reaktivierung und Eliminierung von HIV-1 aus latenten Reservoiren ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Sumit Chanda, Ph.D.