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Charakterisierung der molekularen Eigenschaften des pestiviralen Erns Proteins im Kontext mit seiner Funktion als Strukturkomponente und Virulenzfaktor (2. Förderperiode)

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: FLI-IfI-08-Ri-0643
Laufzeit: 01.06.2018 - 31.05.2020
Forschungszweck: Grundlagenforschung
Stichworte: Viren, Pestiviren, Erns protein

Das Erns Protein der Pestiviren stellt ein besonders interessantes Virusprotein dar, weil es die Funktion eines viralen Oberflächen-Strukturproteins mit der Eigenschaft verbindet, durch seine RNase Funktion die IFN-1 Antwort zu inhibieren und damit die Etablierung persistenter Infektionen zu unterstützen. Beide Funktionen des Proteins sind im Detail bisher nicht verstanden und sollen im Rahmen der geplanten Arbeiten weiter erforscht werden. Fragen im Zusammenhang mit der Strukturproteinfunktion betreffen primär die Rolle des Erns bei der Partikelbildung und die Identifizierung der Struktur, die für die Sortierung des Proteins ins Virion sorgt. In diesem Zusammenhang sind die weitere Aufklärung der Rolle des Membranankers und der darin enthaltenen konservierten Aminosäuremotive von besonderer Bedeutung. Die Funktion des Erns als Virulenzfaktor ist nach derzeitigem Kenntnisstand abhängig von seiner intrinsischen RNase Aktivität, der Dimerisierung und der partiellen Sekretion des Proteins. Mit den geplanten Arbeiten soll die biochemische und zellbiologische Basis für diese Eigenschaften weiter analysiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu beitragen, grundlegende Aspekte der Pestivirusbiologie und der Auseinandersetzung der Viren mit dem Wirtsimmunsystem besser zu verstehen.

Durch Mutationsanalysen konnte gezeigt werden, dass konservierte Eigenschaften des Erns Membranankers, insbesondere die Verteilung geladener Aminosäuren, entscheidenden Einfluss auf die Prozessierung, Sekretion und Homodimerisierung des Proteins haben. Der Ersatz einzelner geladener Aminosäuren hatte zudem weitreichende Folgen für die Virusreplikation. Es wurden sowohl Reversionen als auch Pseudoreversionen (Rückmutation zu einer nicht identischen Aminosäure mit gleicher Ladung) bei Viren beobachtet, die ausgehend von mutierten Sequenzen generiert worden waren. Andere Austausche blieben während der RNA Replikation im viralen Genom erhalten, verhinderten dann aber die Bildung infektiöser Viren, was auf einen Defekt beim Zusammenbau oder der Freisetzung von Viruspartikeln zurückgeführt werden konnte. Ein besonders interessanter Befund war, dass die Sekretion des Erns Proteins nicht wie bisher angenommen als freies lösliches Proteins erfolgt, sondern gebunden an Lipidvesikel. Durch Mutationen im Membrananker konnte die Vesikel-gebundene Sekretion gesteigert werden. Unsere Ergebnisse helfen zu erklären, wie Erns gleichermaßen als Strukturprotein und als sekretierter Virulenzfaktor fungieren kann und identifizieren den Membrananker des Erns als funktionelle Verbindung zwischen beiden Aufgaben dieses Proteins.

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