Neue Kontrollmechanismen der angeborenen Immunantwort gegen Virusinfektionen durch RNA-bindende Proteine

• Antragsteller: Dr. Johannes Schwerk
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315559333

Typ I und Typ III Interferone (IFN) sind essentielle Mediatoren der angeborenen Immunantwort gegen virale Infektionen. Typ III IFN (IFNL) vermittelt antiviralen Schutz am Epithel der Atemwege und des Magen-Darm Traktes, sowie in der Leber. IFNL ist maßgeblich für die Immunantwort gegen Flaviviridae, wie das Hepatitis C Virus (HCV), das West-Nil Virus und das Dengue Virus. IFN, wie auch andere Immungene, unterliegt strikter Genregulation um schnell auf externe Stimuli wie Zellstress und Gefahrsignale reagieren zu können, und um die Immunantwort adäquat zu dosieren. Dabei muss Immunpathologie durch ein überschießendes Immunsystem vermieden werden. Genexpression wird durch ein mehrschichtiges System regulatorischer Elemente, die in cis und trans wirken reguliert. Ein wirkungsvoller Mechanismus ist die post-transkriptionale Regulation der 3'-untranslatierten Region (UTR) der mRNA, was die Translationsrate von mRNA zum Protein bestimmt. MicroRNAs, RNA-bindende Proteine und lange nicht-kodierende RNAs sind regulatorische Elemente, welche allesamt die Dosierung von Immungenen und somit das Ausmaß der Immunantwort beeinflussen.Immungene, wie IFN und andere Zytokine, beinhalten repetitive Adenylat-Uridylat-reiche Elemente (ARE) in der 3' UTR, welche aus mindestens einem AUUUA Pentamer bestehen. Solche Instabilitätsmotive werden von ARE-bindenden Proteinen erkannt, was zum Abbau der mRNA führt; ein Prozess der ARE-vermittelter Zerfall (AMD) genannt wird. Mehrere genetische Studien belegen eine starke Assoziation des IFNL3 Genotyps mit spontaner Klärung von HCV Infektion und mit Erfolg einer IFN-Therapie. Ein einzelner Nukleotidpolymorphismus (SNP) in der IFNL3 3' UTR beeinflusst die mRNA Stabilität gleichermaßen durch AMD und microRNA-vermittelten Abbau. Während die HCV-induzierten microRNAs die zur Destabilisierung der IFNL3 mRNA führen identifiziert worden sind, bleiben die am AMD beteiligten Komponenten sowie der Einfluss des 3' UTR SNP hierauf unbekannt.Dieses Forschungsvorhaben zielt auf die Identifizierung der RNA-bindenden Proteine und Komponenten ab, die zur Destabilisierung der IFNL3 mRNA beitragen. Meine vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass das RNA-bindende Protein ZAP (Zink-Finger Antivirales Protein), ein antiviral wirkendes Protein das beim Abbau von viraler RNA involviert ist, IFNL3 mRNA bindet und diese destabilisiert. Dies resultiert in einer verminderten Immunantwort gegen Hepatitis C Virus. Ein detailliertes Verständnis dieser post-transkriptionalen Regulationsmechanismen ist notwendig um den Zusammenhang zwischen IFNL3 Genotyp und mRNA-Stabilität, die Rolle von AMD als potentieller flaviviraler Immunevasionsmechanismus, und deren Auswirkung(en) auf den Infektionsausgang vollständig zu verstehen. Dies könnte ein universeller Mechanismus sein, der sich auf Virusinfektionen des Epithels der Atemwege und des Magen-Darmtraktes (z.B. Enterovirus, Influenzavirus, Coronavirus) übertragen lässt und neue Therapieansätze ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Ram Savan, Ph.D.