Strukturelle Interaktomik der Virus-Wirt Beziehung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Boris Bogdanow
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Analytische Chemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454970352

Protein-Protein-Interaktionen (PPIs) sind an wesentlichen Prozessen bei Virusinfektionen beteiligt. Trotz dieser Bedeutung fehlt bislang eine Methode zur globalen Untersuchung von Wirt-Virus-PPIs und entsprechenden Interaktionsschnittstellen bei intakten infizierten Zellen. In diesem Antrag plane ich, diese Limitation durch den Einsatz von crosslinking Reagenzien an infizierten Zellen mit anschließender Massenspektrometrie der vernetzten Peptide (XL-MS) zu beheben. Ich werde diese Methode mit metabolischer Pulsmarkierung biorthogonaler Aminosäuren kombinieren, was die Sensitivität des Ansatzes zum Nachweis von PPIs viraler Proteine mit Wirtsproteinen erhöht. Als Modellsystem benutze ich das Herpes-simplex-Virus Typ 1 aufgrund seiner medizinischen Relevanz, komplexen Proteoms und seiner Fähigkeit, die Abschaltung der Synthese von Proteinen der Wirtszelle zu induzieren.Die Methode, die ich vorschlage, hat zahlreiche Vorteile im Vergleich zu derzeitigen Ansätzen zur systematischen Untersuchung von Virus-Wirt-Interaktionen. Erstens, da crosslinks nur zwischen Proteinen gebildet werden, die sich in der Nähe zueinander befinden, weisen identifizierte crosslinks auf Interaktionsschnittstellen hin. Zweitens erlaubt die Verwendung membranpermissiver crosslinking Reagenzien die Erfassung von Interaktionen in intakten Zellen. Drittens funktioniert der Ansatz mit genetisch unveränderten Viren und fängt Interaktionen von Proteinen in ihrer nativen zellulären Umgebung ein. Der Schwerpunkt des vorgestellten Forschungsvorhabens ist die Etablierung einer wertvollen Methode zur systematischen Entdeckung direkter PPIs auf der Grundlage der Kombination von bio-orthogonaler Markierung und XL-MS. Meine vorläufigen Daten zeigen ein reichhaltiges Interaktionsnetzwerk mit Hunderten von Wirts- und Virusproteinen auf der Grundlage von Tausenden von crosslinks. Ich werde auf diesen vorläufigen Daten aufbauen und bestrebt sein, die Empfindlichkeit des Nachweises von PPIs weiter zu erhöhen, um eine nahezu umfassende Erfassung der Virus-Wirt-Interaktionen zu erreichen. Darüber hinaus möchte ich verstehen, wie sich die Virus-Wirt- und Virus-Virus-Interaktionen in der infizierten Zelle dynamisch verändern. Deshalb werde ich eine Proteomik- und Bioinformatik-Pipeline aufbauen, die es mir erlaubt, die Dynamik der PPIs während der HSV-1-Infektion quantitativ zu erfassen. Zusätzlich werden im Rahmen dieses Projekts neue, bislang unbeschriebene Interaktionen validiert, und deren funktionelle Bedeutung aufgezeigt. Das vorgestellte Projekt integriert somit XL-MS mit funktionellen Studien und integrativen bioinformatischen Analysen. Die Ergebnisse werden einzigartige und umfassende Einblicke in die strukturelle Komplexität der Virus-Wirtsprotein-Interaktionen für ein wichtiges humanpathogenes Virus liefern.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle