Funktion von ISG15 bei viralen Herzmuskelerkrankungen

• Applicant: Professorin Dr. Antje Beling
• Subject Area: Virology
• Term: from 2014 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 256633380

Die angeborene Immunantwort hat für die Bekämpfung von Virusinfektionen eine wichtige Bedeutung. Bei der CoxsackievirusB3 (CVB3)-Myokarditis werden durch Typ I Interferone Prozesse induziert, die zur Verbesserung der Herzfunktion beitragen. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Rolle des Ubiquitin-ähnlichen Proteins Interferon-Stimulated Gene 15 kDa (ISG15) bei der CVB3-Myokarditis und der sich bei suszeptiblen Individuen daraus entwickelnden Inflammatorischen Kardiomyopathie. Unsere Vorarbeiten im Mausmodell der CVB3-Myokarditis zeigen, dass das ISG15-System entscheidend am Kampf gegen CVB3 beteiligt ist. Eine Verschlechterung der Herzfunktion während der akuten Myokarditis sowie eine Infektions-assoziierte Mortalität in ISG15-/- und in E1-Aktivierungsenzym Ube1L-/- Mäusen ist auf erhöhte Virustiter in den Herzen dieser Mäuse zurückzuführen. Die infizierten Herzen der ISG15-/- und Ube1L-/- Mäuse zeigen im Gegensatz zu Wildtyp-Kontrollen eine chronische Funktionseinschränkung. In diesem Forschungsvorhaben sollen molekulare Mechanismen aufgezeigt werden, die dem antiviralen Effekt von ISG15 während der CVB3-Myokarditis zugrunde liegen. Es ist bekannt, dass insbesondere virale Proteine während einer Infektion Substrate des ISG15-Systems sind. Unsere Vordaten deuten auf eine ISGylierung der CVB3 2A Protease und der CVB3 3D RNA Polymerase hin. Daran anknüpfend sollen in Zellkulturexperimenten mit Epitop-markiertem ISG15 unter Einsatz verschiedener biochemischer Methoden und der Massenspektroskopie mögliche ISG15-Substrate innerhalb des CVB3-Proteoms identifiziert werden. In Mutagenese-Studien sollen K-R Konstrukte für einzelne CVB3-Proteine generiert werden und so definierte ISG15-Modifikationsstellen in diesen Proteinen identifiziert werden. Darauf basierend soll mit rekombinanten Viren geprüft werden, ob und wie die ISG15-Modifikation der Zielproteine den Verlauf der viralen Myokarditis beeinflusst. Die Rolle von ISG15 bei der Interaktion zwischen Virusprotein und Zielzelle soll aufgezeigt werden. Neben dem direkten durch CVB3 ausgelösten zytopathischen Effekt auf Kardiomyozyten trägt auch das Einwandern von Immunzellen zur Organfehlfunktion bei der Virusmyokarditis bei. In den Herzen CVB3-infizierter ISG15-/- Mäuse waren im Vergleich zum Wildtyp deutlich vermehrt Entzündungszellen nachweisbar, wobei Makrophagen dominierten. In diesem Forschungsvorhaben soll untersucht werden, ob ISG15 auch für die Aktivität von Makrophagen in der CVB3-Myokarditis wichtig ist. Dazu sollen Knochenmarkchimäre aus ISG15-/-, Ube1L-/- und wt Mäusen generiert werden und die CVB3-Myokarditis in diesen Chimären untersucht werden. Wir werden prüfen, ob ISG15-vermittelte Prozesse in Makrophagen zu verringerten CVB3-Titern in infizierten Kardiomyozyten führen können. Zusammenfassend werden in diesem Forschungsvorhaben Mechanismen untersucht, die zum abgeschwächten Krankheitsverlauf bei der viralen Kardiomyopathie durch Induktion des ISG15-Systems beitragen.

• DFG Programme: Research Grants