Entschlüsselung des Packungsmechanismus des Herpesvirus HSV-1

• Antragstellerin: Dr. Laura Meißner
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561072518

Herpesviren sind beim Menschen weit verbreitet. Einmal infiziert, wird das Virus latent und bleibt im Wirt. Während die Infektion mit Herpesviren bei gesunden Menschen oft glimpflich verläuft, kann eine Infektion oder Reaktivierung bei immungeschwächten Personen zu schweren Folgen führen. Das Herpes-simplex-Virus (HSV-1) verursacht Fieberbläschen und virale Enzephalitis. Das Kaposi-Sarkom-assoziierte Herpesvirus und das Epstein-Barr-Virus verursachen Krebs. Es gibt zwar viele kleine Moleküle zur Behandlung von Infektionen, aber die verfügbaren Medikamente sind nephrotoxisch. Außerdem werden die Medikamente mit der Zeit unwirksam, da sich in der Bevölkerung Resistenzmutationen entwickeln. Daher ist die Entdeckung und Entwicklung neuer Medikamente gegen Herpesviren von entscheidender Bedeutung für die Behandlung dieser menschlichen Krankheitserreger. Um Nachkommenviren zu erzeugen, muss das Virus das genetische Material in sein Kapsid verpacken. Die virale Verpackung ist ein attraktives Ziel für Therapeutika, da Viren für ihre eigene Verpackungsmaschinerie kodieren. Herpesviren verwenden einen Terminase-Motor, um ihr DNA-Genom in ein vorgeformtes Kapsid zu verpacken. Zusätzlich ist ein akzessorischer Faktor mit unbekannter Funktion, UL32, für die Verpackung erforderlich, obwohl beide Komplexe nicht stabil interagieren. Überraschenderweise ist der Mechanismus der viralen Genomverpackung zwischen Herpesviren und Bakteriophagen konserviert, unterscheidet sich aber z.B. im oligomeren Zustand der Terminase und des akzessorischen Faktors. Während der Verpackungsmechanismus von Bakteriophagen gut charakterisiert ist, ist der biophysikalische Mechanismus der viralen Genomverpackung bei Herpesviren noch wenig bekannt. Mein erstes Ziel ist es, herauszufinden, wie die zentralen Komponenten der Verpackungsmaschinerie, die Terminase und UL32, miteinander und mit DNA interagieren. Mein zweites Ziel ist es, die Verpackung in vitro mit rekombinant exprimierten Verpackungskomponenten zu rekonstruieren. Mit Hilfe von TIRF-Mikroskopie werde ich die biophysikalischen Eigenschaften des Verpackungsprozesses, z. B. Geschwindigkeit und Pausenfrequenz, sowie die Rolle der einzelnen Komponenten charakterisieren. Als drittes Ziel werde ich optische Pinzetten verwenden, um einzelne Verpackungsschritte aufzulösen und die Kräfte zu messen, die die Terminase beim Verpacken erzeugt. Mit Hilfe der beschriebenen Ansätze werde ich den ersten Verpackungsassay eines eukaryotischen Virus, HSV-1, rekonstruieren. Ich werde die mechanistischen Beiträge der einzelnen Verpackungsfaktoren bestimmen und die Dynamik der viralen DNA-Translokation in das Kapsid messen. Ich erwarte, dass die Ergebnisse des Projekts zu unserem Verständnis des viralen Lebenszyklus und des Verpackungsprozesses beitragen werden. Diese Erkenntnisse werden den Weg für die Entwicklung von Medikamenten ebnen, die auf die Funktion oder Interaktion von Verpackungskomponenten abzielen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Allison Didychuk, Ph.D.