Regulation der Influenza Virus Replikation durch virusinduzierte Aktivierung intrazellulärer Signalprozesse
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Influenza A-Virusinfektionen sind nach wie vor eine große Bedrohung für Mensch und Tier. Unser Arsenal an antiviralen Medikamenten ist jedoch nur begrenzt. Das Projekt befasste sich daher mit virusinduzierten intrazellulären Signalwegen und ihrer Funktion in der infizierten Zelle, insbesondere im Hinblick auf die Identifizierung neuer antiviraler Angriffspunkte. In projektbezogenen Vorarbeiten hatten wir bereits zeigen können, dass eine Vielzahl intrazellulärer Signalwege durch Influenza Viren aktiviert werden, wie z.B. verschiedene MAP Kinase Signalwege. Insbesondere die mitogene Raf/MEK/ERK Signalkaskade stand hier im Fokus, da wir am Bespiel dieses Signalwegs erstmals zeigen konnten, dass sich Influenza Viren solche Signale für ihre eigene Replikation zunutze machen. Als zugrundeliegender Mechanismen konnte im Projekt gezeigt werden, dass der Signalweg durch Akkumulation neu gebildeter viraler Hemagglutinin an der Zelloberfläche in einem Lipid-Raft und PKC-abhängigen Mechanismus aktiviert wird und zum NEP/NS2 vermittelten Export viraler Ribonukloproteinkomplexe (RNPs) beiträgt. Hemmung des Signalwegs führt entsprechend zu einem Zurückhalten der RNPs im Zellkern, ein Mechanismus der auch in vivo zu einer antiviralen Wirkung von MEK Inhibitoren führt. Da klinische Studien belegen, dass MEK Inhibitoren auch systemisch gut verträglich sind, bildet dies einen vielversprechenden neuen Ansatz für die antivirale Therapie. Während der Projektlaufzeit wurden zwei Patente zu diesem Themenkomplex erteilt und die Grundlagen für weitere Schutzrechte erarbeitet. In einem weiteren Projektteil konnten Grundlagen für einen möglichen prophylaktischen Ansatz mit Hilfe antiadhäsiv wirkender Naturprodukte erarbeitet werden. Darüber hinaus wurden im Projekt erstmals Funktionen des PI3K Signalwegs in der Influenza Virus-infizierten Zelle aufgeklärt und gezeigt, dass das NS1 Protein einen direkter Bindepartner und Aktivator der PI3 Kinase darstellt. Schließlich wurden auch mehrere zelluläre Mediatoren des IFNbeta induzierenden Signalwegs, sowie ein viraler Antagonist dieser Kaskade identifiziert und dessen neuartige Wirkweise beschrieben. Zusammenfassend kann man sagen, dass in dem Projekt eine Vielzahl an virusinduzierten Signalvorgängen mechanistisch erfasst wurden, wobei sich einige der gewonnenen Erkenntnisse für eine Weiterentwicklung hinsichtlich neuer antiviraler und prophylaktischer Strategien eignen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Verwendung von MEK-Inhibitoren zur Herstellung eines Arzneimittels gegen Negativstrang-RNA-Viren Infektionen. (Prioritätsdatum 5.04.2001) WO200176570-A; DE10017480-A1; WO200176570-A2; AU200162027-A; EP1274421-A2; US2003060469-A1; CN1434711-A; JP2004505891-W; US2005215627-A1; EP1274421-B1; 2 DE50110618-G; AU2001262027-B2; AU2001262027-B8; CN1268329-C; ES2269404-T3; US2010137431-A1; WO200176570-A3
Pleschka, S. und Ludwig S.
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Caspase 3, 8, 9 oder 10 Inhibitoren in Kombination mit MEK Inhibitoren zur Behandlung von Influenza. (Prioritätsdatum 24.03.2004) WO2004085682-A2; DE10313636- A1; EP1617858-A2; DE112004000961-T; JP2006524640-W; US2007172489-A1; US2009155270-A1; EP1617858-B1; DE502004011851-G; WO2004085682-A3
Ludwig et al.
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Lung-specific expression of active Raf kinase results in increased mortality of influenza A virus-infected mice. Oncogene 23, 6639-6646 (2004)
Olschläger, V., Pleschka, S., Fischer, T., Rziha, H.J., Wurzer, W. J., Stitz, L., Rapp, U.R., Ludwig, S. and Planz, O.
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MEK-inhibition impairs influenza B virus propagation without emergence of resistant virus variants. FEBS Lett. 561, 37-43 (2004)
Ludwig, S., Wolff, T., Ehrhardt, C., Wurzer, W.J., Reinhardt, J., Planz, O. and Pleschka, S.
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Rac1 and PAK1 are upstream of IKK-epsilon and TBK-1 in the viral activation of interferon regulatory factor-3 (IRF-3). FEBS Lett. 567, 230-238 (2004)
Ehrhardt, C., Kardinal, C., Wolff, T., Wurzer, W.J., von Eichel-Streiber, C., Pleschka, S., Planz, O. und Ludwig, S.
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Viral targeting of the Interferon-ß inducing TANK-binding Kinase-1. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 13640-13645 (2005)
Unterstab, G., Ludwig S., Anton, A., Planz, O., Dauber, B., Knappmann, D., Heins, G. and Wolff, T.
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Bivalent role of the phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) during influenza virus infection and host cell defense. Cell. Microbiol. 8,1336-1348 (2006)
Ehrhardt C., Marjuki, H., Wolff, T., Nürnberg, B., Planz, O., Pleschka S. and Ludwig, S.
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Lipid raft association of influenza A virus hemagglutinin triggers signaling and nuclear export of the viral genome. J. Biol. Chem. 281, 16707-16715 (2006)
Marjuki, H., Alam, M.I., Ehrhardt C., Wagner, R., Planz, O., Klenk, H.D., Ludwig S. and Pleschka, S.
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A polyphenol rich plant extract, CYSTUS052, exerts anti influenza virus activity in cell culture without toxic side effects or the tendency to induce viral resistance. Antiviral Res. 76, 38-47 (2007)
Ehrhardt, C., Hrincius, E.R., Mazur, I., Korte, V., Pötter, A., Dreschers, S., Droebner, K., Schmolke, M., Planz, O. and Ludwig, S.
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Activation of phosphatidyl-inositol-3-kinase (PI3K) signaling by the non-structural NS1 protein is not conserved among type A and B influenza viruses. J. Virol. 81, 12097-12100 (2007)
Ehrhardt, C., Wolff, T. and Ludwig, S.
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CYSTUS052, a polyphenol rich plant extract exerts anti influenza virus activity in mice. Antiviral Res. 76, 1-10 (2007)
Droebner, K., Ehrhardt, C., Pötter, A., Ludwig, S. and Planz, O.
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The influenza A virus NS1 protein activates the PI3K/Akt pathway to mediate antiapoptotic signaling responses. J. Virol. 81, 3058-3067 (2007)
Ehrhardt, C., Wolff, T., Pleschka, S., Planz, O., Beermann, W., Bode, J.G., Schmolke, M. and Ludwig, S.
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MAP kinase-activated protein kinases 2 and 3 are required influenza A virus propagation and act via inhibition of PKR. FASEB J., 24, 4068-4077 (2010)
Luig, C., Köther, K., Dudek, S. E., Gaestel, M., Hiscott, J., Wixler, V., and Ludwig, S.
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Antiviral activity of the MEK-inhibitor U0126 against pandemic H1N1v and highly pathogenic avian influenza virus in vitro and in vivo. Antiviral Res. 92, 195-203 (2011)
Droebner, K., Pleschka, S., Ludwig, S., and Planz, O.
