Aufklärung des Oligomerisierungszustands und der Zusammensetzung von Gag:GagPol:RNA-Komplexen im Cytosol und während der Virionenbildung.

• Antragsteller: Professor Dr. Don C. Lamb
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550627869

Obwohl die Funktionsweise von HIV-1 umfassend untersucht wurde, gibt es noch stets keine Heilung für AIDS. Zudem stellt die Entwicklung viraler Resistenz gegenüber Behandlungen ein weiteres Problem dar, das die Erforschung neuer therapeutischer Angriffsziele erfordert. Sie erfordert ein besseres molekulares Verständnis der Zusammenbau- und Reifungsprozesse um, spezifische Interventionsstrategien zu entwickeln. Die Multimerisierung von Gag:GagPol steht sehr wahrscheinlich in Verbindung mit der Bindung von vRNA, der Assemblierungskinetik und - in späteren Stadien - der Aktivierung viraler Proteasen. Daher ist es von großer Bedeutung, die Zusammensetzung der Gag:GagPol-Multimere während ihres Zusammenbaus im Cytosol, ihres Membrantransports sowie der Nukleation der Assemblierung aufzudecken. Diese viralen Prozesse könnten potentiell als neue Zielstrukturen für die Entwicklung antiretroviraler Medikamente dienen. Basierend auf unserer Expertise im Bereich der quantitativen Fluoreszenzspektroskopie und -mikroskopie schlagen wir vor, die frühen Stadien der HIV-1-Virionen-Assemblierung zu untersuchen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Rolle der Interaktionen zwischen Gag:GagPol und vRNA. Insbesondere werden wir die cytosolische Multimerisierung von Gag:GagPol-Komplexen untersuchen, die zeitliche Abfolge der Membraninteraktionen analysieren und die Stöchiometrie von Gag:GagPol:RNA-Komplexen erforschen, wenn sie als Nukleatoren an der Plasmamembran ankommen. Des Weiteren werden wir die Abhängigkeit dieser Prozesse von zellulären Faktoren betrachten. Zu diesem Zweck werden wir ein doppelt markiertes GagPol-Molekül entwickeln, um den Frameshift und das Verhältnis von Gag zu GagPol in lebenden Zellen und frisch gebildeten HIV-1-Partikeln direkt zu verfolgen. Mit verschiedenen Bildkorrelationsmethoden werden wir zudem die cytosolischen Interaktionen von Gag:GagPol untersuchen und die Anwesenheit von GagPol in den kleinen Aggregaten von Gag nachweisen, welche wir vormals aufdecken konnten. Um die weiteren Schritte in der Assemblierung von HIV-1 zu verfolgen, werden wir den Zusammenbau an der Plasmamembran unter Verwendung der totalen inneren Reflexionsfluoreszenzmikroskopie messen. Mit einer dritten Farbe können wir die Interaktion von Gag:GagPol zum Beispiel mit der viralen RNA oder verschiedenen Wirtszellproteinen verfolgen. Die Umsetzung dieser Ziele wird zu einem umfassenden Modell der Gag- und GagPol-Multimerisierung während der frühen Phasen des HIV-1-Viruszyklus führen, daß die cytosolischen Dynamik bis zur Freisetzung der Virionen umfasst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen