Aufklärung der molekularen Mechanismen des Hantavirus Zusammenbaues

• Antragsteller: Professor Dr. Salvatore Chiantia
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407961559

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Hantaviren (HV) können beim Menschen lebensbedrohliche Zoonosen mit einer Sterblichkeitsrate von bis zu 50 % verursachen. Regelmäßige Ausbrüche von HV treten auch in Deutschland auf, wo das Robert-Koch-Institut jährlich bis zu 3000 Fälle meldet. Die Behandlung der durch HV verursachten Krankheiten erfolgt derzeit jedoch nur symptomatisch, und bisher gibt es keinen gezielten Therapieansatz. Der Grund dafür ist vor allem der Mangel an Informationen über die molekularen Prozesse, die an der Infektion beteiligt sind. Der detaillierte Replikationsmechanismus von HV muss charakterisiert und verstanden werden, insbesondere in quantitativer Hinsicht, um zukünftige Pandemien zu verhindern. Unsere Arbeit zielte darauf ab, die spezifischen Wechselwirkungen zwischen viralen Komponenten (d. h. Protein-Protein-Wechselwirkungen) aufzuklären, die den Aufbau neuer Virionen in infizierten Zellen ermöglichen. Insbesondere haben wir die Wechselwirkungen zwischen den HV-Glykoproteinen Gn und Gc im Zusammenhang mit dem Zusammenbauprozess in lebenden Zellen quantitativ untersucht. Zu diesem Zweck haben wir moderne Fluoreszenzmikroskopietechniken (Fluoreszenzfluktuationsanalyse) eingesetzt, mit denen die Multimerisierung und Komplexbildung in Abhängigkeit von der Proteinkonzentration und der intrazellulären Verteilung untersucht werden kann. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Gn und Gc bis zu Tetramere bzw. Dimere bilden. Infolge von Heterointeraktionen bilden diese Glykoproteine im Golgi-Apparat große Multimere. Unsere Experimente ermöglichten daher erstmals eine direkte experimentelle Betrachtung der umfangreichen HV-Glykoprotein-Assemblierung in lebenden Zellen. Darüber hinaus haben wir das Assemblierungsverhalten des HV-Nukleoproteins NP und seine Interaktionen mit verschiedenen Wirtsfaktoren (z. B. Zytoskelett) und den viralen Glykoproteinen charakterisiert. Insbesondere konnten wir zeigen, dass NP mit Gc interagiert und diese Interaktion einen direkten Einfluss auf den oligomeren Zustand von Gc hat. Zusammenfassend leisten unsere Ergebnisse einen Beitrag zum Verständnis der molekularen Mechanismen der HV-Assemblierung und bereiten den Weg für die weitere Charakterisierung der Wechselwirkungen zwischen viralen Proteinen und Wirtsfaktoren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Fluorescence microscopy methods for the study of protein oligomerization. Progress in Molecular Biology and Translational Science (2020), 1-41. American Geophysical Union (AGU).
  Petazzi, Roberto Arturo; Aji, Amit Koikkarah & Chiantia, Salvatore
  
• Detection of Envelope Glycoprotein Assembly from Old World Hantaviruses in the Golgi Apparatus of Living Cells. Journal of Virology, 95(4).
  Petazzi, R. A.; Koikkarah, A. A.; Tischler, N. D. & Chiantia, S.
  
• Characterization of Hantavirus N Protein Intracellular Dynamics and Localization. Viruses, 14(3), 457.
  Welke, Robert-William; Sperber, Hannah Sabeth; Bergmann, Ronny; Koikkarah, Amit; Menke, Laura; Sieben, Christian; Krüger, Detlev H.; Chiantia, Salvatore; Herrmann, Andreas & Schwarzer, Roland
  
• Advances in fluorescence microscopy for orthohantavirus research. Microscopy, 72(3), 191-203.
  Menke, Laura; Sperber, Hannah S; Aji, Amit Koikkarah; Chiantia, Salvatore; Schwarzer, Roland & Sieben, Christian
  
• Benchmarking of novel green fluorescent proteins for the quantification of protein oligomerization in living cells. (2023, 2, 7). American Geophysical Union (AGU).
  Petrich, Annett; Aji, Amit Koikkarah; Dunsing, Valentin & Chiantia, Salvatore