Entschlüsselung des vRNP-Interaktionsnetzwerkes, das für die Verpackung des viralen Genoms von Influenza-A-Viren benötigt wird.

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Schwemmle
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431323641

Influenza-A-Viren sind für jährlich auftretende saisonale Grippe-Epidemien und gelegentlich vorkommende Pandemien verantwortlich. Das Genom dieser Viren besteht aus 8 viralen Segmenten (vRNAs), wobei jede dieser vRNAs durch mehrere Kopien des viralen Nukleoproteins (NP) und einer Kopie des viralen Polymerasekomplexes in der Form eines sogenannten viralen Ribonukleoprotein (vRNP)-Komplexes verpackt vorliegt. Obwohl die segmentierte Genomestruktur den Austausch einzelner Genomsegmente (Reassortment) und damit eine schnelle Anpassung der Viren ermöglicht, bedingt es gleichzeitig einen komplizierten Mechanismus, der die koordinierte Verpackung aller 8 vRNPs in ein Viruspartikel gewährleistet. Wie dieser Verpackungsmechanismus genau funktioniert ist allerdings nur teilweise verstanden. Bisherige Befunde von uns und anderen Arbeitsgruppen deuten darauf hin, dass die 8 segmentierten Genome untereinander eine supramolekulare Struktur ausbilden, die durch redundante vRNA-vRNA-Interaktionen zusammengehalten wird. Die Grundlage dieser Interaktionen bildet dabei ein Zusammenspiel der segmentspezifischen vRNA Packagingsequenz und spezifischen Aminosäuren in NP. Wir gehen daher davon aus, dass jedes einzelne vRNP einen spezifischen „Code“ besitzt, um mit den anderen vRNPs koordiniert verpackt werden zu können. Das Ziel dieses Projekts ist es deshalb das vRNP-Interaktionsnetzwerk auf RNA und Proteinebene zu entschlüsseln. Für diesen Zweck wollen wir strukturelle Untersuchungen von vRNPs in Viruspartikeln mit verschiedenen chemischen Markierungsansätzen und RNA-RNA-Crosslinking-Analysen durchführen. Dafür sollen sowohl Viruspartikel von Wildtypviren als auch Viren mit definierten Mutationen in NP und den vRNA Packagingsequenzen eingesetzt werden. Dieses Projekt zeichnet sich, im Vergleich zu bisherigen Studien, durch eine Kombination von drei komplementären Ansätzen aus. Durch die Verwendung von definierten Verpackungsmutanten ist eine Identifizierung von defekten vRNA-vRNA bzw. vRNA-NP Interaktionen, die sich durch die inhärente Redundanz dieser Interaktionen als sehr schwierig erweisen könnte, nicht mehr nötig. Durch den systematischen Vergleich von im Viruspartikel verpackten vRNPs mit einzelnen isolierten vRNPs planen wir, spezifisch vRNA-vRNA Interaktionen zwischen benachbarten vRNPs zu identifizieren. Weiterhin können wir mithilfe von strukturellen Untersuchungen, bei denen unterschiedliche Reste der vRNA modifiziert werden sollen, gezielt zwischen vRNA-vRNA und vRNA-NP Interaktionen unterscheiden. Mit der Kombination dieser Ansätzen sollte es möglich sein, nicht nur diejenigen vRNA-vRNA und vRNA-Protein Interaktionen zu bestimmen, die für das Verpacken der viralen Genome verantwortlich sind, sondern auch erstmals strukturelle Hinweise bezüglich der Redundanz dieser Interaktionen zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Roland Marquet