Glykoproteine ​​und Eintritt in Wirtszellen – Struktur und Funktion der KSHV-Fusionsmaschinerie

• Antragsteller: Dr. Alexander Hahn
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530009014

Das Kaposi-Sarkom-Herpesvirus (KSHV) ist ursächlich für das Kaposi-Sarkom und zwei B-Zell-Malignome. KSHV nutzt verschiedene zelluläre Rezeptoren, um via Endozytose in Zellen einzudringen. Die KSHV-Glykoproteine (GPs) gB und gH/gL bilden die "Kern-Fusionsmaschinerie", die Verschmelzung von viralen und endosomalen Membranen induziert. gB ist das eigentliche Fusogen. Der gH/gL-Komplex reguliert die Aktivität von gB auf noch unbekannte Weise. Ein Auslöser für die Fusion für gB selbst ist ebenfalls nicht bekannt. Neben seiner Rolle bei der Fusion bindet gB Integrine und DC-SIGN, diese Interaktionen fördern die Endozytose. Wir haben entdeckt, dass EphA-Rezeptoren eine wichtige Rolle bei der KSHV-Infektion spielen, indem sie gH/gL binden, und haben kürzlich die Struktur des gH/gL-EphA2-Komplexes bestimmt. Strukturelle Informationen zu gB und Komplexen mit seinen Rezeptoren fehlen vollständig. Da KSHV unabhängig von den bekannten Rezeptoren infizieren kann, ist die Liste der oben genannten Rezeptoren nicht erschöpfend. Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit zwischen Marija Backovic, einer Strukturbiologin, spezialisiert auf virale GPs, und Alexander Hahn, einem Molekularvirologen und Experten für genetische Manipulation und Biologie von KSHV, durchgeführt. Jeder Partner verfügt über einzigartige Qualifikationen, langjährige Erfahrung und technisches Know-how in verschiedenen Aspekten der Herpesvirus-Biologie. Wir schlagen daher einen integrierten Ansatz vor, der auf Strukturbiologie (Röntgenkristallographie, Kryo-EM) und Biophysik (Backovic) sowie funktionellen Studien zur Untersuchung von Virus-Eintritt, Virus-Rezeptor-Interaktionen und Identifizierung von Wirtsfaktoren (Hahn) basiert. Unsere Ziele sind 1) Generierung von gB-Varianten, die im prä-Fusionszustand stabilisiert sind, 2) Suche nach neuen KSHV-Rezeptoren durch CRISPR/Cas9, 3) Bestimmung der Interaktionsstellen von gB mit zellulären Rezeptoren (bekannte, sowie TIM-1 und NRP1, die kürzlich von der Hahn-Gruppe identifiziert wurden), 4) Identifizierung des Fusionsauslösers (pH und/oder ein Rezeptor), 5) Gewinnung eines Panels von neutralisierenden Nanobodies (Nb) durch Immunisierung von Lamas mit stabilisiertem gB und gH/gL und 6) Identifizierung der besten Neutralisierer und Bestimmung ihrer Struktur in Komplex mit gB oder gH/gL. Der Grund, warum wir Nbs entwickeln wollen, ist das Fehlen von monoklonalen Antikörpern (mAbs) gegen KSHV-GPs, der informativsten Werkzeuge zur Untersuchung der GP-vermittelten Aufnahme. Epitope, die von neutralisierenden Nbs erkannt werden, sind Schwachstellen des Virus, die für die Entwicklung eines Impfstoffs oder therapeutischer Antikörper genutzt werden können. Insgesamt haben diese Studien das Potenzial, unser Verständnis der Funktion und Struktur der Fusionsmaschinerie und ihrer Interaktionen mit zellulären Rezeptoren erheblich voranzubringen. Die Ergebnisse werden bei der Entwicklung von Immunogenen für KSHV-Impfstoffkandidaten wegweisend sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Privatdozentin Marija Backovic, Ph.D.