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Projekt
Virus-Wirts-Interaktionen in der Progression und Kontrolle der lungenepithelialen Schädigung bei Coronavirus-Infektion
Antragsteller
Professor Dr. Michael Kracht; Professor Dr. John Ziebuhr
Fachliche Zuordnung
Klinische Infektiologie und Tropenmedizin
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284237345
Coronaviren (CoV) sind wichtige Erreger humaner respiratorischer Erkrankungen, wobei es zwischen Infektionen mit gängigen humanen CoV (z.B. HCoV-229E) und zoonotischen CoV (z.B. MERS-CoV) erhebliche Unterschiede im Schweregrad des Krankheitsbildes gibt, deren molekulare Grundlagen nur unzureichend verstanden sind. In diesem Projekt sollen die CoV-regulierten Signalpfade und Moleküle sowie deren Interaktionen mit CoV-kodierten Effektor-Proteinen in der Lunge untersucht werden, um daraus neue therapeutische Strategien zur effektiveren Behandlung von CoV-Infektionen entwickeln zu können. Durch Verwendung geeigneter, technisch anspruchsvoller Methoden (In-vitro-Kultursysteme menschlicher Lungenzellen, reverse CoV-Genetik, Transkriptomik, Einzelzell-mRNA- und Protein-Interaktions-Assays) konnten wir in der vergangenen Förderperiode nachweisen, dass HCoV-229E eine massive, genomweite Wirtszellantwort über NF-κB-abhängige und unabhängige Signalwege hervorruft, die sich von klassischen inflammatorischen Zytokinantworten unterscheidet. CoV modulieren das NF-κB-System und die Unfolded Protein Response (UPR) in einer einzigartigen, virusspezifischen Weise, was durch weitere Studien mit NF-κB- oder UPR-spezifischen Inhibitoren zusätzliche Unterstützung fand. Untersuchungen des Lipidoms CoV-infizierter Zellen und Inhibitorstudien lieferten Hinweise auf eine besondere Rolle von spezifischen Lysophospholipiden bei der Ausbildung der für die virale RNA-Synthese benötigten intrazellulären Membranstrukturen. Außerdem charakterisierten wir CoV-kodierte Enzyme, die die antivirale Wirtsantwort beeinflussen, und konnten dabei u.a. zeigen, dass das akzessorische Protein ap4 von HCoV-229E spezifische Signalwege in der Wirtszelle moduliert. Arbeiten der nächsten Förderperiode werden sich darauf richten, Interaktionen spezifischer CoV-Proteine mit zellulären Signalwegen zu charakterisieren unter Verwendung geeigneter HCoV-229E- und MERS-CoV-Mutanten mit Mutationen in nichtessentiellen Genen (Ziel 1). Weiterhin planen wir eine systematische Analyse Virus- und Zelltyp-spezifischer Unterschiede unter Verwendung spezifischer humaner Lungenzelltypen, die mit HCoV-229E- bzw. MERS-CoV infiziert werden (virale Replikation; virale und zelluläre Genexpression; Zelltropismus) (Ziel 2). Potentielle Unterschiede auf der Ebene der Signaltransduktion zwischen beiden Viren und das therapeutische Potential von spezifischen niedermolekularen Inhibitoren sollen untersucht werden, insbesondere die Aktivierung und Interaktionen von PERK und NF-κB Komponenten auf Proteinebene (Ziel 3). Die geplanten Arbeiten dienen in ihrer Gesamtheit der Evaluierung unserer zentralen Hypothese, dass humane CoV spezifische Gene erworben haben, die die antivirale Wirtszellantwort modulieren bzw. unterdrücken können. Eine fehlende oder inadäquate Kontrolle dieser zellulären Mechanismen (bei bestimmten CoV-infektionen in nichtnatürlichen Wirten) könnte somit das Auftreten schwerer Krankheitsverläufe erklären.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
