Wechselspiel zwischen antiviraler Xenophagie und viralen Evasionsmechanismen der Autophagie bei Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus

• Antragstellerin: Christine Zimmermann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433733331

Xenophagie, eine Form der selektiven Autophagie, ist eine zelluläre Verteidigungsstrategie, die der Vermehrung eindringender Pathogene entgegenwirkt. Viren und andere intrazelluläre Erreger lösen eine Autophagiekaskade aus, die schließlich im lysosomalen Abbau des Pathogens mündet. Viele Viren haben Mechanismen entwickelt, dem autophagosomalen Abbau zu entgehen. Herpesviren nutzen sogar verschiedene Strategien, um die zelluläre Autophagie zum eigenen Vorteil zu manipulieren. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Interaktionen zwischen Virus und Wirtszelle im Rahmen der Autophagie weit komplexer sind, als bisher angenommen und dass vielschichtige Wechselwirkungen zwischen pro- und antiviralen Mechanismen schlussendlich über den Erfolg der Virusreplikation entscheiden. Der Fokus dieses Projektes liegt darauf, die Regulation der Autophagie bei Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) zu verstehen, wobei insbesondere die Mechanismen, die der viralen Evasion der Autophagie dienen, betrachtet werden sollen. In der Literatur finden sich widersprüchliche Aussagen über pro- bzw. antivirale Effekte der Autophagie während der HCMV Infektion. Wir konnten eine Induktion der Autophagie durch den Anstieg der lipidierten Form von LC3 in HCMV infizierten Zellen bestätigen. Dieses Protein wird an Membranlipide des Autophagosoms konjugiert und vermittelt die Interaktion mit Autophagierezeptoren. Wir fanden weiterhin, dass die Hemmung der Autophagie zu einer deutlichen Steigerung von viraler DNA-Replikation und Freisetzung führt. In Übereinstimmung hiermit fanden wir in der Elektronenmikroskopie Hinweise darauf, dass in wt-infizierten Zellen nicht-umhüllte virale Capside von der Zelle in den lysosomalen Abbau umgeleitet werden. Gleichzeitig fanden wir aber auch sowohl lipidiertes LC3 als auch Autophagierezeptoren in extrazellulären Virionen, was darauf hinwies, dass autophagosomale Membranen an der Virusumhüllung beteiligt waren. Zusammengefasst weisen diese Ergebnisse auf konkurrierende pro- und antivirale autophagosomale Prozesse in HCMV infizierten Zellen hin. Dieses Projekt zielt darauf ab, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die diesen gegensätzlichen Prozessen zugrunde liegen. Es ist bekannt, dass Autophagierezeptoren bestimmte Cargos selektiv erkennen und auf diese Weise den Abbau von Pathogenen, Proteinaggregaten oder dysfunktionellen Organellen vermitteln. Die Selektivität dieser Rezeptoren wird durch posttranslationale Modifikationen, vorwiegend durch Phosphorylierung, bestimmt. Die geplanten Arbeiten basieren auf der Hypothese, dass einzelne Autophagierezeptoren selektiv bestimmte virale Strukturen erkennen und dass auf dieser Ebene Capsid-Abbau versus Virus-Umhüllung und Freisetzung reguliert sind. Ziel dieses Projektes ist es, die Bedeutung einzelner Autophagierezeptoren für die HCMV Replikation zu verstehen und den Einfluss der Phosphorylierung dieser Rezeptoren für Ihre Erkennung viraler Proteine aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen