Die Rolle von STE20-ähnlichen (MST) Kinasen während der HIV-1-Vpr-vermittelten Manipulation des NF-κB-Signalwegs

• Antragstellerin: Dr. Kristina Hopfensperger
• Fachliche Zuordnung: Klinische Infektiologie und Tropenmedizin
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574125491

Ubiquitinierung ist eine, durch E3 Ubiquitin Ligasen vermittelte, posttranslationale Modifikation. Während Infektionen mit dem menschlichen Immunschwächevirus (HIV) spielt sie zwei gegensätzliche Rollen. Einerseits ist sie für die effiziente Erkennung des Virus und die Induktion antiviraler Gene erforderlich. Andererseits nutzt HIV akzessorische Proteine, wie seine viralen Proteine U (Vpu) und R (Vpr), um das Ubiquitinierungs-Muster zellulärer Proteine zu manipulieren und so eine effiziente Virusreplikation zu ermöglichen. Analysen des Ubiquitinoms in HIV-infizierten Zellen ermöglichen daher die Identifikation zellulärer Proteine, deren Ubiquitinierung durch das Virus verändert wird, um die Virusreplikation zu steigern. Mittels massenspektrometrischer Ubiquitinom-Analysen HIV-1-infizierter CD4+ T-Zellen identifizierte ich deshalb zelluläre Proteine, deren Ubiquitinierung durch Vpr und/oder Vpu manipuliert wird. Eines dieser Proteine ist die STE20-ähnliche (MST) Kinase MST3, deren Ubiquitinierung Vpr-abhängig erhöht wird. Interessanterweise fördert MST3 die Toll-like-Rezeptor-vermittelte Aktivierung des NF κB Signalwegs, indem es die Interaktion zwischen dem IKK-Komplex und TAK1 stabilisiert. HIV 1 Vpr könnte also die Ubiquitinierung von MST3 induzieren, um dessen proteasomalen Abbau zu fördern, so die NF-κB-Aktivierung zu hemmen und dadurch die antivirale Immunantwort zu dämpfen und die Virusreplikation zu fördern. Erste Validierungsexperimente bestätigen, dass MST3 den NF-κB Signalweg aktiviert. Dieser Effekt wird durch Vpr inhibiert. Western-Blot-Analysen zeigen außerdem, dass Vpr die MST3-Proteinlevel senkt. Diese Funktion ist unter verschiedenen HIV-1 Gruppen und Subtypen konserviert. Die Mengen des MST3-Paralogs MST4 bleiben stattdessen unverändert. Eine Vpr-Mutante, welche DCAF-1, den E3-Ligase-Substratrezeptor, nicht mehr binden kann, reduziert MST3-Level weiterhin, wenn auch weniger effizient. Dies deutet darauf hin, dass Vpr womöglich mit weiteren, bisher unbekannten Substratrezeptoren interagiert. Im Rahmen des beantragten Projekts möchte ich zunächst bestätigen, dass Vpr die Ubiquitinierung von MST3 induziert. Ich werde charakterisieren, welche Ubiquitin-Ketten angehängt werden und ob Vpr direkt mit MST3 interagiert. Zusätzlich analysiere ich, ob Vpr-induzierte MST3-Ubiquitinierung dessen Stabilität, intrazelluläre Lokalisation und/oder Interaktion mit TAK1 verändert. Zuletzt untersuche ich, ob Vpr-vermittelte MST3-Manipulation die HIV/SIV-Replikation verstärkt. Die Ergebnisse werden nicht nur Aufschluss über die Funktion von Vpr geben. Sie werden einen bisher unbekannten Vpr-abhängigen viralen Immunevasions-Mechanismus aufklären. Zukünftig könnten spezifische Inhibitoren entwickelt werden, die Vpr-vermittelte MST3-Manipulation blockieren. Die Identifikation neuer Inhibitoren der HIV-Replikation ist dringend nötig, um HIV-Stämme zu bekämpfen, welche gegen antiretrovirale Standardtherapien resistent geworden sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen