Die Rolle von Nup358 und CRM1 im Kernimport adenoviraler Genome

• Antragsteller: Professor Dr. Ralph Kehlenbach
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286487595

Adenoviren (Ad) stellen wichtige Pathogene des Atemtrakts dar, spielen aber auch eine Rolle als Vakzinierungsvektoren, z.B. in der COVID19-Pandemie. Ad sind große DNA-Viren ohne Membranhülle mit einem Kapsid von 90 nm Durchmesser, die im Zellkern replizieren. In der Interphase stellt die Kernmembran (NE) für das virale Genom eine Barriere auf dem Weg in den Zellkern dar. Aufgrund der Größe der Kapside ist der Kernimport durch die Kernpore (NPC) nicht möglich. Am NPC muss das Kapsid zerfallen, danach kann das virale Genom importiert werden. Da der Import von DNA in den Zellkern kein physiologischer Prozess ist, machen sich die Viren hier verschiedene Komponenten der Kerntransport-Maschinerie zunutze. Hier möchten wir die Mechanismen, die den Transport viraler Genome ermöglichen, untersuchen. Dabei konzentrieren wir uns auf das Nucleoporin Nup358, das auf der zytoplasmatischen Seite des NPC zu finden ist, und auf den Exportfaktor CRM1. Nachdem wir fast 25 Jahre an den Funktionen von CRM1 beim Export von Proteinen aus dem Zellkern gearbeitet hatten, haben wir CRM1 kürzlich als Faktor identifiziert, der die Auflösung der Ad-Kapside und ihren Transport vom microtubule organizing centre zum NPC fördert. Dort koordiniert Nup358 dann den Import des viralen Genoms. Wichtig für unsere Projekte ist hier, dass die Proteinexportfunktion von CRM1 für die beobachteten Effekte nicht entscheidend ist. So vermindert z.B. LMB, ein CRM1-Inhibitor, die Auflösung der Kapside auch in mitotischen Zellen, also in Abwesenheit einer NE-Barriere. Wir haben nun in einem Mutagenese-screen eine Region in CRM1 identifiziert, die für die Freisetzung der viralen Genome wichtig ist. Mutationen in dieser Region beeinflussen die Freisetzung, aber nicht den Proteinexport aus dem Zellkern. Weiterhin haben wir lösliche Fragmente von Nup358 identifiziert, die alle den Import viraler Genome inhibieren, aber nur zum Teil an CRM1 binden. Wir konnten auch zeigen, dass CRM1 und Nup358 einen Export-unabhängigen Komplex in situ bilden. In den letzten Jahren haben wir in unseren Laboren eine Vielzahl von assays entwickelt, um die molekularen Details der Freisetzung viraler Genome und ihres Kernimports zu analysieren. Zusätzlich werden wir neue Verfahren anwenden, z.B. die Auxin-vermittelte Degradation von Nucleoporinen. Ziel des Antrags ist es, die Rolle von Nup358 und CRM1 – und insbesondere deren Zusammenspiel in der Interphase und in mitotischen Zellen - in der Genomfreisetzung und im Kernimport zu analysieren. Außerdem wollen wir der Frage nachgehen, welche weiteren viralen oder zellulären Proteine an den CRM1/Nup358-Effekten beteiligt sind. Wir werden biochemische, zellbiologische und virologische Ansätze verwenden, unter Ausnutzung des Know-hows in beiden Laboren. Da CRM1 im viralen Kontext eindeutig Funktionen hat, die unabhängig von seiner Rolle als Kernexportfaktor sind, erwarten wir, auch neue zelluläre Funktionen von CRM1 zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Harald Wodrich