Ionenmobilitäts-aufgelöste Massenspektrometrie-basierte Phosphoproteomanalyse der Arbovirusinfektion

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Meier-Rosar; Dr. Pietro Scaturro
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528559282

Die Massemspektrometrie-basierte Proteomik ist zur Methode der Wahl geworden um die Wechselwirkung zwischen Virus und Wirt zu untersuchen, und ermöglicht, wie sich auch während der aktuellen SARS-CoV-2-Pandemie gezeigt hat, die Identifizierung neuer zellulärer Ziele von RNA-Viren und rationalisiert das ‘Repurposing’ antiviraler Wirkstoffe. Arboviren haben aufgrund ihrer weiten Verbreitung und des Mangels an Breitspektrum-Antiviren für den prophylaktischen oder therapeutischen Einsatz erhebliche Bedeutung für die öffentliche Gesundheit erlangt. Zu den klinisch relevantesten arboviralen Spezies gehören Mitglieder der Familien Flaviviridae (z. B. Dengue-Virus oder Zika-Virus), Alphaviridae (z. B. Chikungunya- oder Sindbis-Virus) und Bunyaviridae (z. B. LaCrosse-Virus oder Rift-Valley-Fieber-Virus), die mit einer hohen Sterblichkeitsrate und einem breiten Spektrum an Komorbiditäten von neurotropen bis hin zu viszeralen Erkrankungen einhergehen. Unser Ziel ist es, die konzertierte Reaktion des Wirts auf arbovirale Infektionen auf der Ebene des Proteoms und des Phosphoproteoms für alle Virusfamilien zu definieren. Aufbauend auf unserer jüngsten Entwicklung von PASEF (Parallel Accumulation – Serial Fragmentation)-Akquisitionsmodi auf einem TIMS (Trapped Ion Mobility) Massenspektrometer wollen wir die Möglichkeiten der Massenspektrometrie-basierten (Phospho)-Proteomik durch Ionenmobilitäts-unterstützte datenunabhängige Akquisition (dia-PASEF) erweitern. Wir werden neuartige Probenvorbereitungs- und Akquisitions-Methoden entwickeln und optimieren, welche die einzigartigen Vorteile der Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie, der datenunabhängigen Akquisition und der Hochdurchsatz-Flüssigkeitschromatographie kombinieren. Die erhöhte analytische Tiefe dieser neuen Hochdurchsatzmethoden wird genutzt um globale Perturbationen des Wirtsproteoms und des Phosphoproteoms durch 17 einzelne Viren aus drei Arbovirusfamilien zeitaufgelöst zu analysieren. Die identifizierten Wirtsproteine und Signalwege werden bioinformatisch integriert, und die priorisierten Zielmoleküle werden mit orthogonalen biochemischen Methoden und funktionellen genetischen Screens weiter validiert. Zusammenfassend wird diese Studie Licht auf spezifische und konservierte arbovirale Zielproteine werfen und kritische Wirtsproteine mit therapeutischem oder arzneimitteltechnischem Potenzial identifizieren. Vor allem aber wird sie eine neuartige Hochdurchsatz-Plattform für Ionenmobilitäts-Phosphoproteomik schaffen, die eine Vielzahl von Anwendungen in der biomedizinischen Forschung ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen