Die Aufklärung der dreidimensionalen Struktur membranfusionsaktiver Glykoproteine von Hüllviren mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Bildverarbeitung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt konnten durch Anwendung der 3D-Kryoelektronenmikroskopie neue Erkenntnisse zur Struktur, Stabilität und Konformationsumwandlung verschiedener viraler Proteine erhalten werden. Dabei ist es gelungen, die Struktur dieser Proteine in-situ, d.h. in der intakten Virusmembran verankert, aufzuklären. Unsere Ergebnisse weisen aus, dass für die Stabilisierung der Präfusionskonformation des F-Proteins von Paramyxoviren die Assoziation mit dem HN-Protein notwendig ist, da in der Virusmembran isolierte F-Proteine den Postfusionszustand annehmen. Damit konnten bisherige Modellvorstellungen zur Rolle des F-HN-Komplexes für die Stabilität des Präfusionszustandes des F-Proteins experimentell untermauert werden. Ebenfalls konnte die 3D-Struktur des für die Fusion von Coronaviren verantwortliche virale S-Protein am Beispiel des gespaltenen S-Proteins von intaktem Mouse Hepatitis Virus (MHV-A59) untersucht werden. Erste Vergleiche mit anderen Ergebnissen in der Literatur weisen aus, dass die von uns erfasste Konformation sehr wahrscheinlich dem Präfusionszustand entspricht. Weitere Untersuchungen, die auch Viren mit ungespaltenem S-Protein einschließen, werden Einblicke in die konformationelle Dynamik dieses Proteins bringen. Neben dem F-Protein und dem S-Protein wurde unsere Expertise bei der Aufklärung der 3D-Struktur des Hämagglutinins von Influenzaviren genutzt, um durch Kombination von gerichteter Mutagenese, biophysikalischen Untersuchungen und Strukturaufklärung Aussagen zur molekularen Grundlage der Stabilität der Ektodomaine von HA zu treffen. Diese Studien führten zu einer interessanten Hypothese der Adaptation hochpathogener H5-Influenzaviren an den Menschen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2003) Early steps of the conformational change of influenza virus hemagglutinin to a fusion active state. Stability and energetics of the hemagglutinin. Biochim. Biophys. Ada, 1614, 3-13
Huang, Q., Sivaramakrishna, R.P., Ludwig, K., Körte, T., Böttcher, C. and Herrmann, A.
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(2003) The 3D structure of the fusion primed Sendai F-protein determined by electron cryomicroscopy. EMBO J. 22, 3761- 3771
Ludwig, K., Baljinnyam, B., Herrmann, A., Böttcher, C.
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(2005) Stability of the HA-Ectodomain. Berlin International Influenza Virus Meeting. 26th - 29th May 2005
P. S. Rachakonda, M. Veit, T. Körte, M. F.G. Schmidt, and A. Herrmann
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(2005) Studies on the stability of the ectodomain of influenza virus hemagglutinin. Dissertation. Humboldt-Universität zu Berlin
Rachakonda, P.S.
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(2006) In-situ Study of the 3D Structure of the Paramyxovirus (SV5) Fusion Protein. Proceedings of the 16th International Microscopy Congress, 3th - 8th September 2006, Sapporo, Japan
K. Ludwig , B. Baljinnyam, A. Herrmann, C. Böttcher
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(2007) Conformational Change of Influenza virus hemagglutinin is sensitive to ionic concentration. Europ. Biophys. J. 36:327-335
Körte, T., Ludwig, K., Huang, Q., Rachakonda, S., Herrmann, A.
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(2007) Stability of the Ectodomain of Influenza Hemagglutinin. In: Influenza Viruses-Facts and Perspectives, Book Chapter (ed. M.F.G. Schmidt). Grosse-Verlag. Berlin
Rachakonda, P.S., Veit, M., Körte, T., Ludwig, K., Böttcher, C., Huang, Q., Schmidt, M.F.G., Herrmann, A.
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(2007) The Relevance of Salt Bridges for the Stability of the Influenza Virus Hemagglutinin. Annual Meeting of the Biophysical Society US, Baltimore
P. S. Rachakonda, M. Veit, T. Körte, K. Ludwig, C. Böttcher, Q. Huang, M.F.G. Schmidt, A. Herrmann
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(2007) The Relevance of Salt Bridges for the Stability of the Influenza Virus Hemagglutinin. FASEB Journal, 21:995-1002
Rachakonda, P.S., Veit, M., Körte, T., Ludwig, K., Böttcher, C., Huang, Q., Schmidt, M.F.G., Herrmann, A.
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(2007) The role of endocytosis and low pH in cell entry of the Murine Hepatitis Virus MHV-A59. J. Virol, published ahead of print on 11 July 2007
Eifart, P., Ludwig, K., Böttcher, C., de Haan, C.A.M., Rottier, P.J.M., Körte, T., and Herrmann A.
