Dynamik der Partikelreifung des humanen Immundefizienz-Virus (HIV-1)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Barbara Müller
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251837113

Humane Immundefizienz-Viren (HIV-1) werden von der virusproduzierenden Zelle zunächst als unreife Partikel gebildet; das Durchlaufen eines proteolytischen Reifungsprozesses ist Voraussetzung für die Infektiösität der Virionen. Die Reifung beinhaltet eine Spaltung der viralen Struktur-Polyproteine durch die viruseigene Protease, die mit dramatischen Änderungen der inneren Architektur des Virus einhergeht. Trotz intensiver Forschungen zu diesem Thema sind einige sehr grundlegende Fragen hinsichtlich der Regulation und des Zeitablaufs der Reifung heute noch unbeantwortet. Da die Bildung infektiöser HIV-1 Partikel eine präzise Kontrolle der proteolytischen Reifung erfordert, sind Antworten auf diese Fragen essentiell für ein Verständnis der HIV-1 Morphogenese. In diesem Projekt planen wir, die Dynamik der HIV-1 Reifung und die virologischen Konsequenzen der Störung dieser Dynamik zu untersuchen. Zum einen werden wir Hypothesen zur Rolle der Kinetik einzelner Spaltungsereignisse, die sich aus unseren früheren Arbeiten ableiten, durch die Analyse von Viren mit gezielt veränderter Spaltungskinetik überprüfen. Darüber hinaus wollen wir mit unseren Arbeiten neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Dynamik der HIV-1 Reifung eröffnen. Solche Untersuchungen sind derzeit nicht möglich, da die Asynchronizität von Partikelbildung und -reifung in Zellkultur den Einsatz von Ensemble-Methoden zur Messung verhindert, und da kein System zur direkten Lebendzellbeobachtung der HIV-1 Proteolyse vorhanden ist. Wir werden zwei komplementäre Strategien zur Synchronisierung der HIV-1 Reifung unter definierten Bedingungen evaluieren. Sobald ein solches System etabliert ist, können wir den Zeitverlauf der intraviralen Proteolyse untersuchen und morphologische Intermediate des Prozesses definieren. Außerdem werden wir, aufbauend auf unserer langjährigen Erfahrung mit fluoreszenzmarkierten HIV-1 Derivaten, zwei komplementäre Ansätze zur Lebendzellbeobachtung der Proteolyse entwickeln (basierend auf bimolekularer Fluoreszenz-Komplementation bzw. Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer). Zusammen mit der in früheren Arbeiten etablierten Methode zur Lebendzell-Mikroskopie von HIV-1 Virusknospen sollen uns diese Systeme erlauben, den Zeitverlauf der Reifung im Bezug auf die Partikel-Assemblierung zu beschreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen