Anwendung von Kryo-Elektronentomografie für in situ Studien an Hepatitis C virus Replikationskomplexen

• Antragsteller: Benjamin Götte, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Virologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455590986

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Viren können signifikante funktionelle und morphologische Veränderungen in Wirtszellen hervorrufen. Bei Einzelstrang-RNA-Viren mit positiver Polarität (ss(+)RNA-Viren) umfassen diese Veränderungen häufig eine umfangreiche Umgestaltung der Wirtszellmembranen zur Bildung viraler Replikationsorganellen. Diese spezialisierten Organellen schaffen eine schützende Umgebung für die virale RNA-Replikation und ermöglichen einen selektiven Austausch mit dem Zytoplasma. Trotz ihrer Bedeutung sind die molekularen Mechanismen, die der Bildung und Funktion von ROs zugrunde liegen, für die meisten ss(+)RNA-Viren noch unzureichend verstanden. Unter Verwendung von in situ Kryo-Elektronentomographie sollten in dieser Studie makromolekulare Komplexe, welche mit Replikationsorganellen assoziiert sind, untersucht werden. Dabei wurden murines Norovirus (MNV) und Hepatitis C Virus (HCV) als Modellsysteme verwendet. In menschlichen Hepatomazellen der Linie Huh7.5 induzierte ein fluoreszenzmarkiertes HCV-abgeleitetes sub-genomisches Replikon die Bildung fluoreszierender Zonen, die in rekonstruierten 3D-Tomogrammen Doppelmembranvesikel (DMVs) enthielten. Diese DMVs stellten vermutlich HCV-Replikationsorganellen dar. Allerdings wurden keine eindeutigen Elektronendichten identifiziert, die auf DMV-assoziierte makromolekulare Komplexe hindeuteten. In mit MNV infizierten murinen Mikrogliazellen der BV2-Linie zeigten 3D-Tomogramme eine hohe Häufigkeit von Einfachmembranvesikeln (EMVs), die möglicherweise MNV Replikationsorganellen repräsentieren. Diese EMVs waren oft mit filamentösen Elektronen-Dichten gefüllt, wiesen jedoch keine Merkmale auf, die auf makromolekulare Komplexe hindeuteten. MNV-Partikel, die entweder "leer" oder "gefüllt" erschienen, befanden sich häufig entlang der zytoplasmatischen Seite von EMVs. Sub-tomogramm-Mittelung viraler Partikel zeigte jedoch keine direkten Verbindungen mit EMVs, wodurch die Bedeutung ihrer räumlichen Assoziation unklar bleibt. Zusammenfassend konnten keine Elektronen-Dichten, die auf makromolekulare Komplexe hinweisen, in Verbindung mit HCV-DMVs oder MNV-EMVs beobachtet werden.

Link zum Abschlussbericht

https://doi.org/10.4126/FRL01-006511251

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A rapid RIG-I signaling relay mediates efficient antiviral response. Molecular Cell, 83(1), 90-104.e4.
  Thoresen, Daniel T.; Galls, Drew; Götte, Benjamin; Wang, Wenshuai & Pyle, Anna M.
  
• The E3 ligase Riplet promotes RIG-I signaling independent of RIG-I oligomerization. Nature Communications, 14(1).
  Wang, Wenshuai; Götte, Benjamin; Guo, Rong & Pyle, Anna Marie