Dynamik der Partikelreifung des humanen Immundefizienz-Virus (HIV-1)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein koordinierter Ablauf der proteolytischen Virusreifung, bei der die Strukturproteine von der viralen Protease gespalten warden, ist essentiell für die Infektiösität von HIV-1. In diesem Projekt haben wir die Dynamik der proteolytischen Reifung und die Rolle einzelner Protease-Schnittstellen im Strukturprotein Gag auf diesen Reifungsprozess mit biochemischen und strukturbiologischen Methoden sowie mit Lebendzell-Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Die detaillierte quantitative Analyse der Gag- Proteolyse im assemblierten und nicht assemblierten Zustand und nach Mutagenese einzelner Schnittstellen bildet die Grundlage für eine Modellierung der Gag Prozessierung. Wir konnten einen photolabilen Inhibitor entwickeln, der die rasche und synchronisierte Aktivierung der Protease im Inneren des Virions erlaubt. Nach Aktivierung erfolgte die Proteolyse von Gag zu den reifen Produkten, sowie eine mittels Nanoskopie sichtbar gemachte Umlagerung von Spaltprodukten im Partikel mit einer Halbwertszeit von ~30 min; diese Ergebnisse definieren eine Obergrenze für die Zeitdauer der HIV-1 Reifung. Schliesslich haben wir fluoreszierende Sensoren entwickelt, die es uns ermöglichen, die Proteolyse von Gag sowie die Bildung von reifer Protease an sich bildenden Virusknospen an der Zellmembran direkt mittels zeitaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie zu verfolgen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014). Induced maturation of human immunodeficiency virus. Journal of Virology 88, 13722-13731
Mattei, S., Anders, M., Konvalinka, J., Kräusslich, H.G., Briggs, J.A., and Müller, B.
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(2014). Structure of the immature HIV-1 capsid in intact virus particles at 8.8 A resolution. Nature 517, 505-508
Schur, F.K., Hagen, W.J., Rumlova, M., Ruml, T., Müller, B., Kräusslich, H.G., and Briggs, J.A.
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(2015). RNA and nucleocapsid are dispensable for mature HIV-1 capsid core assembly. Journal of virology
Mattei, S., Flemming, A., Anders-Össwein, M., Kräusslich, H.G., Briggs, J.A., and Müller, B.
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(2015). Triggering HIV polyprotein processing by light using rapid photodegradation of a tight -binding protease inhibitor. Nature Communications 6, 6461
Schimer, J., Pavova, M., Anders, M., Pachl, P., Sacha, P., Cigler, P., Weber, J., Majer, P., Rezacova, P., Kräusslich, H.G., Müller B. and Konvalinka J.
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(2016). Stimulated Emission Depletion Nanoscopy Reveals Time-Course of Human Immunodeficiency Virus Proteolytic Maturation. ACS nano 10, 8215-8222
Hanne, J., Göttfert, F., Schimer, J., Anders-Osswein, M., Konvalinka, J., Engelhardt, J., Müller, B., Hell, S.W., and Kräusslich, H.G.
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(2018). Highresolution structures of HIV-1 Gag cleavage mutants determine structural switch for virus maturation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115, E9401-E9410
Mattei, S., Tan, A., Glass, B., Müller, B., Kräusslich, H.G., and Briggs, J.A.G.
