Regulierung von Virus-Wirt Membrankontaktstellen während der Bildung replikativer Organellen und der Endomembran Remodellierung in Coronavirus-infizierten Zellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Michael Kracht; Privatdozentin Dr. Christin Müller-Ruttloff
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575602498

Coronaviren (CoV) sind für zentrale Schritte ihres Replikationszyklus auf Wirtszellmembranen angewiesen, indem sie größtenteils dem endoplasmatischen Retikulum entstammende sogenannte replikative Organellen (ROs) induzieren. Dieser Prozess stört intrinsische zelluläre Überwachungs- und Signalmechanismen und ist unvollständig verstanden. Der vorliegende Antrag konzentriert sich auf Membrankontaktstellen (MCS), dynamische Kontaktpunkte zwischen Organellen, die zentrale Prozesse wie Signalübertragung, Membrandynamik und Organellenbiogenese mittels spezialisierter MCS-Tethering-Komplexe koordinieren. Veröffentlichte und unveröffentlichte Daten der Antragsteller legen nahe, dass in infizierten Zellen lipidgesteuerte MCS zwischen nsp3/nsp4, den beiden für die RO-Bildung wesentlichen CoV-Proteinen, und verschiedenen Organellen entstehen. Weitere Ergebnisse implizieren spezifische Phosphoinositide, eine Klasse modifizierter Lipide, die zur MCS-Bildung beitragen kann, in die CoV-Replikation. Hierbei reduziert die pharmakologische und genetische Hemmung nicht-kanonischer Phosphoinositidkinasen die Bildung und das Wachstum von ROs. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass mehrere Ebenen der MCS-Regulation zur RO-Biogenese beitragen. Vor diesem Hintergrund bündeln die beiden Antragsteller ihre komplementäre Expertise in der CoV-Biologie und reversen Genetik, molekularer Bildgebung, CRISPR-Cas9-Technologie und Proteomik/Bioinformatik, um ihre zentrale Hypothese zu überprüfen, der zufolge CoVs spezifische, an MCS-Bildung und dem Umbau von Endomembranen beteiligte Phosphoinositid-Lipid-Signale, Proteininteraktionen und Signalwege regulieren. Zunächst sollen mit Hilfe unvoreingenommener, mehrstufiger Proteomikverfahren sowohl in minimalen nsp3/nsp4-exprimierenden Systemen als auch in mit genetisch veränderten CoV-Mutanten infizierten Zellen MCS Komponenten identifiziert werden, die ROs mit zellulären Organellen verbinden. Nachfolgend werden die neu identifizierten Regulatoren der MCS-Bildung mittels proximitätsbasierter molekularer Bildgebung und funktionellen Assays in infizierten Zellen systematisch validiert. Ergänzend werden systematisch die subzelluläre Lokalisation von ausgewählten Phosphoinositiden und die Rolle der dabei beteiligten (nicht)kanonischen Lipidkinasen im Kontext der MCS- und RO-Bildung erfasst. Bioinformatische Meta-Analysen der im Rahmen dieser Arbeit generierten großen Datensätze, werden genutzt, um kanonische, nicht-kanonische und konservierte MCS in Zellen zu kartieren, die mit genetisch unterschiedlichen CoVs infiziert sind, mit dem übergeordneten Ziel, ein besseres Verständnis der virusinduzierten MCS zu erlangen. Langfristig wird dieses Projekt nicht nur wichtige neue Erkenntnisse darüber liefern, wie CoV die zelluläre Architektur zu ihrem Vorteil umgestalten, sondern auch dazu beitragen, neue zentrale Schalter zu identifizieren, die für künftige antivirale Interventionen geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen