Molekulare Mechanismen des Virusaustritts in Haloarchaea

• Antragstellerin: Dr. Tessa Quax
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Virologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464316632

Archaeen sind in der Umwelt allgegenwärtig und gedeihen in verschiedenen Lebensräumen, die vom Ozean bis hin zum menschlichen Verdauungstrakt reichen. In einer von Archaeen dominierten Umgebung kann mehr als die Hälfte der Zellen mit Viren infiziert sein. Folglich stellen Viren einen wichtigen evolutionären Druck auf Archaeen dar. Die Viren der Archaeen unterscheiden sich von anderen Viren, da sie eine ungewöhnlich hohe morphologische Vielfalt aufweisen. Gegenwärtig ist nur eine Handvoll Freisetzungsmechanismen für die ~100 beschriebenen archaealen Viren bekannt. Einige Viren können durch Knospung aus der Wirtszelle austreten, ein Prozess, über den bisher nur für eukaryotische Viren berichtet wurde. Andere Viren sind dabei auf aussergewöhnliche pyramidenförmigen Austrittsstrukturen angewiesen. Beide Beispiele stammen von Viren, die Crenarchaea infizieren. Die Austrittsmechanismen von Viren, die Euryarchaeen infizieren, sind jedoch noch immer rätselhaft. Die meisten bakteriellen Viren nutzen das Endolysin-Holin-System, um die Murein-Zellwand ihres Wirts zu zerstören. Die Austrittsmechanismen archaealer Viren sind jedoch wahrscheinlich sehr unterschiedlich, da Archaeen keine Murein-Zellwand besitzen. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie Viren aus euryarchaealen Zellen austreten. Als Modell wird Haloferax gibbonsii LR2-5 verwendet, da vor kurzem das erste Virus (HFTV1), das ein Mitglied der Gattung Haloferax infiziert, von diesem Wirt isoliert wurde. Haloferax bietet einen deutlichen Vorteil für die Untersuchung molekularer Infektionsmechanismen, was auf eine gut entwickelte Genetik und die derzeitige Verfügbarkeit der ersten archaealen fluoreszierenden Fusionsproteine zurückzuführen ist. HFTV1 ist ein lytisches Virus, und sein Austrittsmechanismus wird mit verschiedenen licht- und elektronenmikroskopischen Techniken untersucht werden. Darüber hinaus sollen die an diesem Prozess beteiligten Proteine durch eine Kombination von RNAseq-, Gendeletions-, Überexpressions- und Proteininteraktionstechniken identifiziert werden. Andere, kürzlich identifizierte LR2-5 infizierende Viren, die nicht mit HFTV1 verwandt sind, werden einen Vergleich zwischen den Austrittsmechanismen verschiedener Viren ermöglichen, welche die gleiche Wirtsart infizieren. Dies wird eine detaillierte Charakterisierung der molekularen Mechanismen ermöglichen, die dem haloarchaealen Virusaustritt zugrunde liegen. Diese Ergebnisse werden dazu beitragen, einen Einblick in die Infektionsstrategien der relativ unerforschten archaealen Viren zu gewinnen. Sie könnten die Identifizierung neuer Virusproteine ermöglichen, die spezifisch auf das lysieren archaealer Zellen abzielen. Dieses Projekt wird dazu beitragen, unser Verständnis der viralen Diversität und Evolution zu verbessern, und es wird uns lehren, wie archaeale Wirte sich an den evolutionären Druck der Viren anpassen können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2330: Neue Konzepte der Virus-Wirt Interaktion in Prokaryoten – von Einzelzellen zu mikrobiellen Gemeinschaften
• Internationaler Bezug: Niederlande