Dynamische Veränderungen der Chromatin-Struktur und des Proteoms des Adenovirus im Verlauf des Infektionszykluses

• Antragsteller: Professor Dr. Axel Imhof; Professor Dr. Gernot M. Längst
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569053114

Hintergrund: Adenoviren (AdV) sind nicht-umhüllte, doppelsträngige DNA-Viren, die bei immunkompetenten Wirten limitierende Infektionen verursachen, wohingegen schwere Erkrankungen hauptsächlich immungeschwächte Personen betreffen. Aufgrund ihrer geringen Pathogenität werden Adenoviren häufig als Vektoren in der Gentherapie, der onkolytischen Therapie und der Impfstoffentwicklung eingesetzt. Während der COVID-19-Pandemie basierten einige Vakzine auf adenoviralen Vektoren. Die effiziente Infektion und Genexpression sind Schlüsselfaktoren für die Verwendung dieser Viren, obwohl die molekularen Mechanismen hinter dieser Effizienz noch kaum verstanden sind. Ziel des DynCAPA-Projekts ist es, die molekularen Grundlagen der effizienten transkriptionellen Aktivierung des Adenovirus-Genoms in den frühen Stadien der Infektion zu charakterisieren. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die Expression des E1A-Gens von der Verankerung des Viren-Genoms an die zellulären Chromosomen abhängt, die durch das Terminale Protein (TP) vermittelt wird. TP ist kovalent an jedes Ende des linearen Viren-Genoms gebunden. Wir haben drei Hauptziele: i) die Rolle von TP bei der Adenovirus-Genaktivierung aufzuklären, ii) die Interaktionsstellen zwischen Adenovirus und Wirtschromosomen sowie die dynamischen Veränderungen in der Adenovirus- und Wirtschromatin-Struktur zu untersuchen und iii) den Modus der Terminal Protein-Nukleosom-Interaktion zu charakterisieren und die Mechanismen hinter der transkriptionellen Aktivierung zu identifizieren. Hierzu werden wir eine dynamische, umfassende Analyse des genomassoziierten Proteoms mittels gerichteter Einzelgenom-Massenspektrometrie durchführen. Nach unserer Hypothese erreichen Adenoviren eine hocheffiziente Genomexpression, indem das Terminale Protein neu in den Zellkern kommende Genome an eine günstige intranukleäre Umgebung dirigiert, und somit Veränderungen der viralen und/oder zellulären Chromatinstruktur vermittelt, die den Beginn der viralen Genexpression ermöglichen. Durch die systematische Analyse der molekularen Interaktionen können wir die grundlegenden Prinzipe der viralen Chromatindynamik identifizieren, die sowohl zur Adenovirus-Pathogenese als auch zu ihrem Potenzial als therapeutische Vektoren beitragen. Darüber hinaus wird unsere Analyse Einblicke in die virale Anpassung und Ko-Evolution liefern, die auf andere DNA-Viren anwendbar sein könnten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Harald Wodrich