Nukleosombildung auf nicht-integrierter DNS von HIV-1-basierten Vektoren: Histonzusammensetzung und deren post-translationale Modifikationen

• Antragstellerin: Dr. Franziska Geis
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Virologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411422933

Das vorgeschlagene Projekt sieht vor, den Zeitpunkt der Nukleosombildung und die Histonzusammensetzung auf nicht-integrierter DNS von retroviralen Vektoren zu ermitteln. Die zu verwendenden retroviralen Vektoren basieren auf dem Humanen Immunodefizienz-Virus Typ 1 (HIV-1) und dem murinen Leukämievirus (MLV). Retrovirale Vektoren sind zu einem effektiven und erfolgsversprechenden Tool zum Gentransfer in der Grundlagenforschung und in klinischen Gentherapiestudien geworden. Die frühen Schritte des retroviralen vektor-basierten Gentransfers ähneln dem frühen Lebenszyklus des jeweiligen Wildtyp-Retrovirus. Deshalb werden retrovirale Vektoren nicht nur als Genfähren, sondern auch zur Untersuchung der Retrovirusbiologie verwendet. Frühere Studien zeigten bereits, dass extrachromosomale, nicht-integrierte retrovirale DNS in nahezu allen Zelltypen schwach transkribiert wird, währenddessen die integrierte Form eine stabile Expression in permissiven Zellen aufweist. Das ‚Silencing‘ oder auch die verminderte transkriptionelle Expression wird durch Histonmodifikationen verursacht, die einen inaktiven Chromatinstatus induzieren. Diese transkriptionellen Silencing Mechanismen beeinträchtigen auch die effiziente Genexpression von integrationsdefizienten retroviralen Vektoren. Diese Vektoren können als Alternative zu integrierenden retroviralen Vektoren in post-mitotischen Zellen verwendet werden, z.B. in Retinazellen oder Neuronen, oder für den transienten Gentransfer, beispielsweise für den Transfer von Komponenten des CRISPR/Cas9 Systems. Das hier vorgestellte Postdoc-Projekt wird systematisch die Histon-Chaperone der involvierten Wirtszellmaschinerie für die Nukleosombildung auf nicht-integrierter DNS, den Zeitpunkt der Nukleosombildung nach Vektortransduktion und die Histonzusammensetzung und deren post-translationale Modifikationen untersuchen. Dieses Wissen wird zu einem besseren Verständnis von Retrovirus-Wirts Interaktionen nach dem Eintritt in den Nukleus vor der retroviralen Integration beitragen. Des Weiteren erweitern neue Erkenntnisse auf diesem Gebiet das Verständnis vom transkriptionellen Silencing nicht-integrierter retroviraler DNS. Es sind auch Analysen von extrachromosomaler, nicht-viraler DNS geplant, um Gemeinsamkeiten oder Unterschiede in der Nukleosombildung und Histonzusammensetzung, im Vergleich zu viraler DNS, zu untersuchen. Dies wird den Zusammenhang, ob es einen potenziellen allgemeinen extrachromosomalen Verteidigungsmechanismus gibt näher betrachten. Zusammengefasst werden die Erkenntnisse dieses Antrags zum Verständnis von Nukleosombildung auf nicht-integrierter retroviraler DNS beitragen und auch Implikationen für integrationsdefiziente retrovirale Vektoren und Transfektion von nicht-viraler DNS haben. Zudem wird es vielleicht neue, allgemein-intrinsische, anti-virale Verteidigungsmechanismen definieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Stephen Goff