Kontrollmechanismen der produktiven Papillomvirusreplikation durch das virale E8^E2 Protein

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Stubenrauch
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407440854

Persistente Infektionen mit humanen Hochrisiko-Papillomviren (HPV) können invasive Krebserkrankungen hervorrufen. Der Replikationszyklus von HPV ist an den Differenzierungszustand der infizierten Keratinozyten gebunden. HPV verursachen in basalen Keratinozyten eine nicht-produktive, persistierende Infektion. In den suprabasalen Schichten beginnen die infizierten Zellen ihr Differenzierungsprogramm, treten aber auch wieder in den Zellzyklus ein und aktivieren die DNA-Replikation. Anschließend wird die produktive Virusreplikation eingeleitet, die durch die Amplifikation des viralen Genoms und die Aktivierung des viralen späten Promotors gekennzeichnet ist, der für die Expression der späten viralen E4, L1 und L2 Proteine verantwortlich ist. Trotz intensiver Forschung sind die Mechanismen, die zur produktiven Virusreplikation beitragen, nicht sehr gut verstanden. Das konservierte HPV E8^E2 Protein ist ein Repressor der viralen Replikation und der Genexpression in undifferenzierten Zellen, aber sein evolutionärer Vorteil für PV ist unklar. Die in der letzten Förderperiode mit dem Mus musculus PV1 (MmuPV1)-Mausmodell erzielten Ergebnisse haben gezeigt, dass das MmuPV1 E8^E2-Protein ebenfalls ein potenter Repressor der viralen Genexpression ist und, identisch mit HPV, zelluläre NCoR/SMRT-Korepressor-Komplexe zur Repression nutzt. Überraschenderweise sind MmuPV1 E8^E2 mt Genome nicht in der Lage, Warzen bei T-Zell-defizienten Foxn1nu/nu-Mäusen zu induzieren. E8^E2 mt-Genome erhöhen erheblich den Anteil der undifferenzierten Keratinozyten, die das späte virale E4-Protein exprimieren, was zu einem G2-Zellzyklus-Arrest führt. Dies beeinträchtigt höchstwahrscheinlich die Zellteilung und damit die Ausbreitung der mit MmuPV1 E8^E2 mt infizierten Keratinozyten im Mausepithel und so die Warzenbildung. Im Einklang mit der Idee, dass E8^E2 die produktive Replikation unterdrückt, finden wir auch, dass Veränderungen des zellulären Transkriptoms, die durch eine HPV16 E8^E2 mt in organotypischen Kulturen induziert werden, mit dem Ausmaß der viralen späten Genexpression korrelieren. Neue Antikörper gegen das HPV16 E2 Protein zeigen, dass E8^E2 die Bildung von viralen E2-Foci im Zellkern hemmt und dass solche Zellen E4-Protein exprimieren. Dies legt nahe, dass die Hauptfunktion von E8^E2 die Verhinderung der Akkumulation des E2 Proteins in undifferenzierten Zellen ist, um so produktive Virusreplikation zu unterbinden. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse ist geplant, die durch die produktive PV-Replikation induzierten Transkriptomveränderungen im Wirt zu identifizieren und die Funktion ausgewählter Gene für die produktive Replikation zu untersuchen. Darüber hinaus wollen wir die Mechanismen aufklären, durch die E8^E2 die E2-Akkumulation und die produktive Replikation kontrolliert. Dieses Projekt zielt darauf ab, Mechanismen zu identifizieren, die die produktive PV-Replikation kontrollieren, um so konservierte Ziele für eine anti-PV-Therapie zu finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen