Die Bedeutung des Lipidmilieus für Struktur-Funktionszusammenhänge bei NS5A und den Wirkmechanismus von NS5A Inhibitoren bei Hepatitis C

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Welsch
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437572800

Funktionelle und strukturbiologische Untersuchungen zu Virusproteinen in ihrem natürlichen Membrankontext sind komplex, weshalb diese Proteine zumeist ohne ihren Membrananker und die Lipidphase charakterisiert werden. Da spezifische Interaktionen mit Lipiden aber ganz entscheidend die Proteinkonformation beeinflussen, ist diese eingeschränkte Betrachtungsweise häufig nicht ausreichend um Struktur-Funktionszusammenhänge aufklären zu können. Ein prominentes Beispiel ist das Nichtstrukturprotein 5A (NS5A) des Hepatitis C Virus (HCV). Obwohl es sich hierbei um eine wichtige Komponente der viralen Replikationsmaschinerie handelt und NS5A Inhibitoren zentrale Bestandteile der direkten antiviralen Behandlung bei Hepatitis C sind, ist die Funktionsweise dieses Proteins an unterschiedlichen subzellulären Kompartimenten bisher weitestgehend unverstanden und damit auch die hochpotente Wirkweise von NS5A Inhibitoren. In dem hier vorgestellten Projektantrag verfolgen wir ein multidisziplinäres Konzept, basierend auf Methoden der Proteinbiochemie und Biophysik, artifizieller Membrantechnologie und Bioinformatik. Dabei wollen wir Veränderungen der Proteinstruktur bei NS5A in Abhängigkeit von der Lipidzusammensetzung im endoplasmatischen Retikulum und in Lipid droplets untersuchen. Das aufgereinigte Protein wird dabei in Nanodiscs eingebettet, welche das Lipidmilieu der jeweiligen Membran imitieren. Nachfolgend werden Effekte auf die Proteinkonformation, Dimerisierung und Oligomerisierung von NS5A, sowie die Interaktion mit Inhibitoren am Wildtyp und ausgewählten Resistenz-assoziierten Varianten mittels optischer Biosensortechnologien charakterisiert. Komplementiert werden unsere experimentellen Daten durch Moleküldynamiksimulationen des Proteins in unterschiedlichen Modellmembranen. Wir erhoffen uns hierdurch ein detailliertes mechanistisches Verständnis des Zusammenspiels zwischen Lipidkomponenten in subzellulären Membranen und NS5A, sowie die Aufklärung des Wirkmechanismus von NS5A Inhibitoren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Robert Tampé