Analyse der TRIM5α-vermittelten Restriktion von Retrotransposons

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Gramberg
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416905780

LINE-1 Retrotransposons sind die einzigen autonom-aktiven mobilen genetischen Elemente im humanen Genom. Ungefähr 17 % des menschlichen Genoms bestehen aus LINE-abgeleiteten Sequenzen und enthalten noch circa 100 potentiell aktive Kopien. Obwohl LINE-1 Elemente nur sehr selten "springen", konnte gezeigt werden, dass neue Insertionen schwere genetische Krankheiten hervorrufen können, wie zum Beispiel Hämophilie, Muskeldystrophie, oder Krebs. Eine effiziente Kontrolle von endogenen Retroelementen ist daher essentiell um die Integrität des Genoms aufrecht zu erhalten. Für die Abwehr von Infektionen exogener Viren sind zelluläre Restriktionsfaktoren entscheidend. Für einen dieser Faktoren, TRIM5 alpha, konnte gezeigt werden, dass er Spezies-spezifisch unterschiedliche Retroviren inhibieren kann, sehr wahrscheinlich durch direkte Interaktion mit der retroviralen Capsid. Während Rhesus-TRIM5α, nicht aber humanes TRIM5 alpha, die HIV Infektion effizient blockieren kann, konnten wir zeigen, dass sowohl Rhesus- als auch humanes TRIM5 alpha die Retrotransposition von LINE-1 inhibieren kann. Das ist umso mehr überraschend, da LINE-1 kein Capsid ausbildet, welche das klassische Ziel der TRIM5α-Restriktion von Retroviren darstellt. Die Inhibition von endogenen Retroelementen stellt daher eine neue Funktion des HIV-Restriktionsfaktors TRIM5 alpha dar. In diesem Projekt, werden wir klären, wie TRIM5 alpha endogene Retroelemente blockiert und welche Schritte der LINE-1 Replikation durch TRIM5 alpha inhibiert werden. Die Interaktion mit endogenen Retroelementen könnte auch die starke positive Selektion von TRIM5 alpha erklären, welche schon vor dem Auftreten von Lentiviren wie HIV-1 in Primaten einsetzte. Mehrere Polymorphismen (SNPs) sind für humanes TRIM5 alpha beschrieben, diese unterscheiden sich jedoch nur marginal in ihrer Aktivität gegenüber HIV. Daher wollen wir mit diesem Antrag klären, ob sich die verschiedenen TRIM5α Allele in ihrer Aktivität gegenüber LINE-1 unterscheiden. Das Mausgenom enthält eine weitaus größere Anzahl an aktiven endogenen Retroviren und Retroelementen als das humane Genom. Interessanterweise, ist der Genlokus von TRIM5a in der Maus stark ausgedehnt und enthält sieben TRIM5 Orthologe, TRIM12a-c und TIM30a-d. Da bisher kein Virus identifiziert werden konnte, was diese Ausdehnung angetrieben haben könnte, werden wir untersuchen, ob die Häufung von endogenen Retroelementen möglicherweise für die Expansion des Lokus verantwortlich ist und den Effekt der verschiedenen TRIM Proteine auf unterschiedliche endogene Retroelemente und Retroviren charakterisieren. Zusammenfassend werden wir mit diesem Antrag den Mechanismus identifizieren, durch den TRIM5 alpha endogene Retroelemente blockiert. Zudem werden wir klären, in wie weit unterschiedliche Allele von humanem TRIM5 alpha sowie murine TRIM5 Orthologe endogene Retroelemente blockieren können und somit zur Genomstabilität in der Maus und im Menschen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen