Strukturelle Analysen der Nukleokapside negativsträngiger RNA-Viren als Zielobjekte des antiviralen Dynamin-verwandten Myxovirus-Resistenzproteins A

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Daumke
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226824050

Nukleoproteine negativsträngiger RNA-Viren umschließen virale RNA in sogenannten Ribonukleoproteinkomplexen (RNPs) und unterstützen die virale RNA-abhängige RNA-Polymerase in der Transkription und Replikation des viralen Genoms. Nukleoproteine stellen auch die Zielstrukturen des Interferon-induzierten Myxovirus-Resistenz-Proteins A (MxA) dar. Es wurde vorgeschlagen, dass diese dynamin-verwandte GTPase um die viralen RNPs oligomerisiert und dadurch die virale Replikation beeinträchtigt. Die molekulare Grundlage, wie die unterschiedlichen RNPs negativsträngiger RNA-Viren um RNA assemblieren und durch MxA inhibiert werden, ist jedoch nicht im Detail verstanden. In diesem Antrag werden diese Fragen durch eine Struktur-Funktionsanalyse adressiert. In der ersten Förderperiode haben wir dazu Nukleoprotein-Strukturen von zwei medizinisch relevanten, negativsträngigen Bunyaviren bestimmt: die des Toskanavirus (Genus Phlebovirus) und die des Hantaan-Virus (Genus Hantavirus). Basierend auf einer umfangreichen biochemischen und zellbasierten Analyse schlugen wir ein molekulares Modell vor, wie RNA-Bindung den Übergang der planaren hexameren Nukleoproteine in ein helikales RNP vermittelt. Außerdem haben wir das Nukleoprotein des Thogoto-Virus kristallisiert und Diffraktionsdaten für diese Kristalle gesammelt. Thogotovirus ist ein Modellsystem für Orthomyxoviren, da dessen Vermehrung von MxA in Wirtszellen stark unterdrückt wird. Schließlich haben wir den Mechanismus der GTP-Hydrolyse in MxA bestimmt und die Rolle der Nukleotidbindung und -hydrolyse für dessen Interaktion mit viralen RNPs und zellulären Membranen charakterisiert. In der nächsten Förderperiode werden wir unsere strukturellen und funktionellen Untersuchungen an viralen Nukleoproteinen und ihre Interaktion mit Mx-Proteinen fortsetzen. Insbesondere werden wir die molekularen Mechanismen der RNA-Bindung für ausgewählte Nukleoproteine durch biochemische und strukturelle Studien untersuchen. Für das Thogotovirus-Nukleoprotein werden wir unsere strukturellen Daten nutzen, um die molekularen Mechanismen der MxA Interaktion mit der viralen Maschinerie zu charakterisieren. Schließlich werden wir zelluläre Interaktionspartner von MxA und/oder den NPs identifizieren, um zu verstehen, wie MxA in der Zelle seine antivirale Funktion ausübt. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu neuen Erkenntnissen über den Mechanismus der RNA-Einschließung in negativsträngigen RNA-Viren beitragen und zu molekularen Modellen führen, wie MxA eine Vielzahl unterschiedlicher Viren inhibiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen