Strukturelle Zellbiologie der Rifttalfieber- und Hazara-Bunyaviren

• Antragsteller: Dr. Jan Hellert
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518614462

Der WHO R&D Blueprint empfiehlt die Priorisierung des Rifttalfieber-Phlebovirus (RVFV, BSL3) und des Krim-Kongo-Fieber-Orthonairovirus (CCHFV, BSL4) in Forschung und Entwicklung. Die beiden Erreger sind zoonotische Bunyaviren, die durch Arthropoden auf Menschen übertragen werden und tödliche Krankheiten verursachen können. Die geografischen Verbreitungsgebiete der entsprechenden Arthropoden dehnen sich derzeit im Zuge des Klimawandels aus. Ein wichtiger Schritt im Lebenszyklus aller Bunyaviren ist die Entstehung neuer Virionen, auch genannt Knospung, an elterlichen Wirtszellen. Dabei wird eine Virushülle gebildet, die das virale genetische Material in Form von drei Ribonukleoprotein-Komplexen umschließt. Diese Hülle besteht aus einer Lipidmembran, die mit zwei oder drei verschiedenen viralen Glykoproteinen in einem lokal geordneten Muster dekoriert ist. Obwohl die Hüllstrukturen mehrerer Bunyaviren in ihrem reifen Zustand bereits gut charakterisiert sind, ist ihr Entstehungsprozess während der Knospung noch kaum erforscht. Das liegt daran, dass die Knospung intrazellulär stattfindet, wo die Untersuchung molekularer Strukturdetails eine besondere Herausforderung darstellt. Ein weiterer wichtiger Schritt im Lebenszyklus von Bunyaviren ist außerdem der Antagonismus der zellulären angeborenen Immunantwort. Zu diesem Zweck bildet RVFV lange Filamente seines Hauptvirulenzfaktors NSs im Inneren der Wirts-Zellkerne, die zelluläre Komponenten der angeborenen Immunantwort binden und abbauen. Mit dem vorliegenden Antrag schlage ich grundlegende strukturelle Studien der Morphogenese von Bunyaviren an intrazellulären Membranen sowie des Aufbaus der NSs-Filamente im Zellkern vor. Dazu soll hochauflösende native Elektronen-Kryo-Tomographie (Kryo-ET) von schockgefrorenen infizierten Zellen angewandt werden, die mit einem fokussierten Ionenstrahl zur Untersuchung aufgeschnitten werden. Als Modellsysteme sollen das abgeschwächte RVFV-Isolat MP-12 und das nicht-zoonotische CCHFV-Surrogat Hazara-Orthonairovirus (HAZV) in der S2-Kryo-EM-Anlage des Centre for Structural Systems Biology (CSSB) in Hamburg eingesetzt werden. Zur Strukturbestimmung der nativen NSs-Filamente soll die in-situ Kryo-ET-Analyse durch eine Einzelpartikel-Kryo-EM-Analyse gereinigter NSs-Filamente in Abwesenheit oder Anwesenheit gereinigter zellulärer Bindungspartner ergänzt werden. Das Projekt wird bedeutende mechanistische Einblicke in die Entstehung von Bunyavirus-Partikeln in infizierten Zellen sowie in die Filamentarchitektur des Hauptvirulenzfaktors NSs von RVFV und dessen Bindung an Wirtsfaktoren liefern, wovon wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung zukünftiger Impfstoffe und antiviraler Medikamente zu erwarten sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Daven Vasishtan, Ph.D.