Identifizierung und Charakterisierung von Gewebetropismus bestimmenden Alphavirus Wirtsfaktoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gisa Gerold
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452467953

Neu und wieder aufkommende Viren stellen ein ernstzunehmendes Gesundheitsproblem dar. Insbesondere Moskito-übertragbare Infektionskrankheiten nehmen zu, da bestimmte Moskitosarten in neue geographische Regionen vordringen. Alphaviren, wie das Chikungunya Virus (CHIKV) und das Venezuelanische Pferdeenzephalitis Virus (VEEV) gehören zur Gruppe der Moskito-übertragbaren Viren. CHIKV verursacht langanhaltende Arthritis Symptome, während VEEV Hirnhautentzündungen auslöst. Warum die beiden eng verwandten Viren Krankheitssymptome in verschiedenen Geweben, d.h. in Gelenken versus dem zentralen Nervensystem, auslösen, ist größtenteils unbekannt. Diese Wissenslücke spiegelt sich in einer unzureichenden Erkenntnis über Wirtsfaktoren von CHIKV und VEEV wieder.Im vorgelegten Forschungsprojekt bauen wir auf unseren Erkenntnissen auf, dass der Phosphatidylserin (PS) Rezeptor TIM-1 (‚T cell immunoglobulin mucin receptor 1’) und ein Tetraspanin Wirtsfaktoren von CHIKV sind. Wir stellen die Hypothesen auf dass, (a) auch VEEV PS Rezeptoren und Tetraspanine als Wirtsfaktoren nutzt, (b) TIM-1 und das Tetraspanin mit weiteren Protein interagieren, die die Infektion begünstigen und (c) dass ein Teil dieser Proteine zum Gewebetropismus von CHIKV und VEEV beitragen.Um unsere Hypopthese zu testen werden wir zunächst neuste quantitative Proteomiktechniken anwenden, um Eintrittsfaktoren und Rezeptoren von CHIKV und VEEV zu identifizieren. Anschließend werden wir die Rolle von PS Rezeptoren und den 33 humanen Tetraspaninen bei der VEEV Infektion mittels RNA Interferenz testen. TIM-1 und Tetraspanin assozierte Proteine werden mittels Proximitätsmarkierung, hochaufgelöster Affinitätsanreicherung und Massenspektrometrie bestimmt. Schlussendlich werden wir den Beitrag der identifizierten Wirtsfaktoren zum Gewebetropismus von CHIKV und VEEV mittels Proteomanalyse, Einzelzellsequenzierung und virologischen Methoden untersuchen. Insbesondere sollen Hautorganoide infiziert werden und die virale Zielzellen in der Haut sowie die Wirtsfaktorexpression bestimmt werden. Zusätzlich werden wir Expressionsdaten aus Datenbanken und Gesamtzellproteommessungen von Fibroblasten und neuronalen Zellen in den Datensatz integrieren. Mittels neuster bioinformatischer Analysen (feature selection), werden dann Wirtsfaktoren bestimmt, die mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Gewebetropismus und den unterschiedlichen Krankheitsbildern beitragen. Diese Wirtsfaktoren werden systematisch in relevanten humanen Zellen und schlussendlich in Mäusen ausgeschaltet, um ihren Beitrag zum Krankheitsbild in vitro und in vivo aufzuklären.Zusammengefasst, hat dieses Forschungsprogramm zum Ziel, mechanistische Einblicke in den Infektionsprozess zweier wichtiger Humanpathogene zu geben. Die Ergebnisse werden zu einem besseren Verständnis der durch CHIKV und VEEV ausgelösten Symptomatik führen und können Ansatzpunkte für Therapien zur Linderung oder Heilung von Chikungunyafieber und Venezuelanischer Enzephalitis liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Felix Rey