Charakterisierung von regulatorischen Aminosäuren für die Zusammensetzung des viralen Ribonukleoproteinkomplexes während der Replikation des RNA Genoms von Influenza A Viren

• Antragstellerin: Dr. Franziska Günl
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523956052

Influenza A Viren (IAV) sind Pathogene der Atemwege, die jährlich wiederkehrende Epidemien und gelegentlich Pandemien verursachen, die mit hoher Morbidität und Mortalität einhergehen. Trotz großer Fortschritte in der Forschung für Impfstoffe und antiviraler Therapien stellt das Auftreten resistenter Stämme eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit von Mensch und Tier dar, was die hohe Priorität für die Erforschung neuer Angriffspunkte für die Behandlung deutlich macht. Die Entschlüsselung der Funktionsweise viraler Proteine und ihrer Interaktion mit der Wirtszelle ist daher von zentraler Bedeutung. Aufgrund ihrer zentralen Rolle bei der Expression viraler Proteine und der Replikation des viralen Genoms stellt die RNA-abhängige RNA-Polymerase (RdRP) von Influenzaviren einen solchen wichtigen Angriffspunkt für die Entwicklung wirksamer antiviraler Medikamente dar. Die zu den Orthomyxoviridae gehörenden IAV haben ein segmentiertes einzelsträngiges RNA-Genom (vRNA) mit negativer Polarität. Jedes der acht vRNA-Segmente ist an mehrere Nukleoproteine (NP) und die heterotrimere Polymerase gebunden, die zusammen die viralen Ribonukleoprotein-Komplexe (vRNPs) bilden - die Replikationsmaschinerie von IAV. Die vRNA-Replikation erfolgt durch die Synthese eines komplementären Zwischenprodukts, der cRNA, die in cRNPs verpackt wird und als Vorlage für die vRNA-Synthese dient. Während dieses Prozesses bilden die viralen RdRPs Replikationsplattformen, in denen sie sich zu asymmetrischen Dimeren zusammenschließen, die die Bindung neuer RNA-Stränge und die Zusammensetzung von RNPs vermitteln. Das Hostprotein ANP32 überbrückt diese Dimere und reguliert die Rekrutierung NP. In einer aktuellen Studie konnten wir ein ubiquitiniertes Lysin in der PB1-Thumb-Region identifizieren, das ladungsabhängig die balancierte Replikation der acht vRNA-Segmente moduliert. Dadurch konnten wir eine funktionelle Region hinweisen, die das Potenzial hat, die Bindung neuer RNA-Stränge, den Aufbau der RNPs und die Initiierung der RNA-Synthese zu regulieren. In diesem Projekt wollen wir die Region des c/vRNP-Zusammensetzung im Detail charakterisieren. Zur Identifizierung von Positionen von hoher regulatorischer Bedeutung werden wir einen Mutationsscreen in der RNP-Assemblierungsregion durchführen. Verschiedene RNA- und Proteinbiochemie-Methoden werden angewandt, um die regulatorischen Stellen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die c/vRNA-Synthese im Einzel- und Multisegment-Kontext, die Bindung von RNA-Promotoren, die RdRP-Oligomerisierung sowie die Bindung von NP und ANP32 an die Polymerase zu charakterisieren. Die Ergebnisse dieser funktionellen Assays werden durch biophysikalische und strukturelle Untersuchungen mittels Kristallografie und cryo-EM ergänzt. In Kombination wird dies umfassende Einblicke in die RNP-Zusammensetzung liefern, die für das Verständnis des Ablaufs der vRNA-Replikation durch die IAV-Polymerase unerlässlich sind.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Ervin Fodor
• Beteiligte Person: Professor Dr. Jonathan M. Grimes