Die Mechanismen und Funktionen der Pockenvirus-induzierten mikro-RNA Degradation

• Antragstellerin: Dr. Simone Backes
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447157729

MicroRNAs (miRNAs) sind ~22 Basen kurze, nicht-kodierende RNAs die fundamentale Rollen in vielen zellulären Prozessen spielen indem sie die Expression komplementärer messenger RNAs (mRNAs) inhibieren. Es ist bekannt, dass einige Viren von Wirts-miRNAs profitieren oder ihre eigenen miRNAs exprimieren. Ob Viren hingegen auch von miRNAs inhibiert werden können ist unklar.In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass die pockenvirale Poly(A) Polymerase VP55 spezifisch alle miRNAs der infizierten Zelle unabhängig von deren Sequenz polyadenyliert und damit deren Degradation durch einen hoch konservierten aber bisher nur unzureichend charakterisierten zellullären Signalweg induziert. Unsere Entdeckung viraler miRNA Antagonisierung legt nahe, dass Signalwege in denen kurze RNAs die Genexpression unterdrücken eine Rolle in der Infektion spielen.Die hier vorgeschlagenen Arbeiten zielen darauf ab, die Relevanz dieser Mechanismen für die pockenvirale Replikation zu bestimmen (Aim1). Ein weiteres Ziel ist es, VP55 als molekulares Werkzeug zur synchronisierten globalen Degradation von miRNAs zu nutzen, um zelluläre miRNA-Degradationswege zu erforschen und damit neue mechanistische Einblicke in die Regulation der zellulären miRNA-Maschinerie zu ermöglichen (Aim 2). Trotz der wichtigen Funktionen von miRNAs in Embryogenese, zellulärer Differenzierung, Infektion und Krebs sind die zugrundeliegenden Mechanismen welche die Stabilität und den Zerfall von miRNAs kontrollieren nur unzureichend verstanden. Diese fundamentalen Fragen konnten bisher in Ermangelung geeigneter Systeme die eine kontrollierte und synchronisierte Induktion der miRNA Degradation erlauben, nicht ausreichend adressiert werden.In Aim 1 sollen der Infektionszyklus und die Replikation des Pockenvirus Vakzinia virus (VACV) in Anwesenheit von miRNAs analysiert werden. Es soll auch untersucht werden, ob in VACV-infizierten Zellen „virus-derived small interfering RNAs“ eine antivirale Rolle spielen. VsiRNAs ähneln miRNAs, werden aber von viralen RNA Vorläufern generiert und spielen wichtige antivirale Rollen in Invertebraten und Pflanzen. Darüber hinaus werden wir bestimmen, ob Nukleotide von degradierten miRNAs den Nukleotidpool der infizierten Zelle vergrößern und für die virale NukleinsäureSynthese zur Verfügung stehen. Für Aim 2 haben wir bereits begonnen, zelluläre Proteine zu identifizieren die mit VP55 interagieren und die Bedeutung dieser Interaktionen für die VACV-induzierte miRNA Degradation und die virale Replikation zu bestimmen. Des weiteren sollen Proteinkomplexe die miRNAs gebunden haben welche gerade von VP55 polyadenyliert und degradiert werden, strukturell und biochemisch charakterisiert werden.Diese Untersuchungen werden unser Verständnis über die Funktionen von kleinen nichtkodierenden RNAs in viralen Infektionen vergrößern. Das langfristige Ziel dieser Arbeit ist die Identifizierung neuer Angriffspunkte für antivirale Therapien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen