Restriktion von RNA-Viren durch ZAP, TRIM25 und ihre Kofaktoren

• Antragstellerin: Dr. Dorota Kmiec
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428874181

Zelluläre Restriktionsfaktoren stellen eine effektive erste Verteidigungslinie gegenüber Viren dar. Um sich erfolgreich ausbreiten zu können, müssen Krankheitserreger wie das Humane Immundefizienz-Virus Typ 1 (HIV-1) oder das Ebola-Virus (EBOV) wirksame Gegenstrategien gegen diese Faktoren entwickeln. Ein wichtiger Restriktionsfaktor mit breiter antiviraler Aktivität ist das Interferon-induzierbare zinc finger antiviral protein (ZAP). Es erkennt zell-fremde RNAs, die gehäuft CpG-Dinukleotide enthalten, und induziert deren Abbau. Vermutlich hat die antivirale Aktivität von ZAP dazu geführt, dass die Genome vieler RNA-Viren auffällig wenige CpG-Dinukleotide enthalten. ZAP selbst besitzt keine enzymatische Aktivität und ist daher auf mehrere Kofaktoren angewiesen. Obwohl bereits einige Kofaktoren identifiziert werden konnten, ist noch unklar, welche Komponenten der RNA-Degradationsmaschinerie letztendlich für die Zerstörung der durch ZAP gebundenen RNA verantwortlich sind und wie die antivirale Aktivität von ZAP reguliert wird. Einer der bekannten Kofaktoren von ZAP ist die E3-Ubiquitin-Ligase tripartite motif protein 25 (TRIM25). Sie ist unter anderem für die Ubiquitinylierung von RIG-I, einem zytosolischen Sensor für virale Infektionen, verantwortlich. Obwohl mehrere Studien TRIM25 eine zentrale Rolle in der antiviralen Aktivität von ZAP zuweisen, sind die genauen Interaktionen von ZAP und TRIM25 noch wenig verstanden. Um die Rolle von ZAP und TRIM25 in der antiviralen Immunität aufzuklären, möchten wir daher die Aktivität, gegenseitige Regulation und das Interaktom dieser Proteine mit Hilfe sich ergänzender Ansätze untersuchen. Als Modellorganismen dienen HIV 1 und EBOV, zwei hochrelevante RNA-Viren mit unterschiedlichen Replikationsstrategien. Zunächst werden umfassende Struktur-Funktions-Lokalisations-Analysen beider Proteine durchgeführt um Determinanten der antiviralen Aktivität zu identifizieren und die zugrundeliegenden Mechanismen aufzuklären. Darüber hinaus sollen mittels massenspektrometrischer Ansätze, Tandem-Affinitätsreinigung und BioID2 proximity screening bisher unbekannte Kofaktoren und Regulatoren von ZAP und TRIM25 identifiziert werden. Experimente in Interferon-stimulierten und Virus-infizierten Zellen werden zeigen, wie ZAP fremde RNA erkennt und den Wirt vor gefährlichen Krankheitserregern schützt. Dieser innovative Ansatz hat das Potential auch bisher unbekannte Akteure in der angeborenen Immunität zu entdecken. Trotz umfangreicher Forschung bleiben RNA-Viren weltweit eines der größten Probleme im Gesundheitswesen. Zell-eigene Mechanismen, die auf diese Krankheitserreger abzielen, sind daher eine wichtige Inspirationsquelle für neue Therapien, die dazu beitragen könnten, die Ausbreitung von HIV-1, EBOV und anderen Viren zu begrenzen. Daher sind Studien, die auf ein besseres Verständnis dieser natürlichen antiviralen Mechanismen abzielen, für die Bekämpfung tödlicher Infektionskrankheiten von großer Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Stuart Neil, Ph.D.; Chad Swanson, Ph.D.