Teilprojekte des SFB 535
Invasionsmechanismen und Replikationsstrategien von Krankheitserregern
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TP B5

Intrazellulärer Transport und Freilegung des
Hepatitis B Virus Genoms



HDoz. Dr. Michael Kann
Institut für Medizinische Virologie (FB 11), Justus-Liebig-Universität, Gießen



Zusammenfassung

Die Replikation des Hepatitis B Virus (HBV)-DNA Genoms erfolgt im Zellkern über ein RNA Intermediat. Daher ist der Transport des Virusgenoms durch das Cytoplasma, gefolgt vom Import in den Zellkern, essentiell. In der letzten Antragsperiode konnten wir zeigen, dass alle diese Transportschritte durch das virale Capsid vermittelt werden, welches das HBV-Genom umschließt. Die einzelnen Teilschritte laufen dabei koordiniert mit der Genomreifung ab, wobei zum Erreichen der einzelnen Orte innerhalb der Zelle unterschiedliche zelluläre Proteine mit dem Capsid interagieren. Entscheidend dabei ist eine Strukturänderung des Capsids, bei dem der flexible C-Terminus der Capsidproteine aus dem Lumen an die Oberfläche gelangt. Wir konnten zeigen, diese Translokation mit der Genomreifung und der Phosphorylierung der C-Termini korreliert. Diese Domäne vermittelt eine indirekte Bindung an Mikrotubuli (MT), die das Capsid durch das Cytoplasma in die Kernperipherie transportieren. Mit Hilfe von Inhibitoren konnten wir zeigen, das dieser Transport nicht dem etablierten Weg bekannter Substrate wie Adeno-, Herpesviren oder Vesikeln folgt, sondern einer Strategie ähnelt, die bislang nur für das Tumorsuppressor Protein p53 und "Signal transducers and activators of transcriptions" (STATs) beschrieben wurde. Der C-Terminus weist Homologien zu Plectin, einem MT-assoziierten Protein auf, welches an der Bindung von Vimentin-haltigen Intermediärfilamenten (IF) zu MT beteiligt ist. Korrespondierend zeigten Mikroinjektionsexperimente, dass IF – die als unpolare Elemente eigentlich nur zur mechanischen Stabilität der Zelle beitragen - essentiell für den Capsidtransport zu den Kernporen sind.
Die Passage der Capside durch die Kernporen (NPC) wird von den zellulären Transportrezeptoren Importin α und ß vermittelt, wobei das entsprechende Kerntransportsignal ebenfalls Bestandteil der C-Termini ist. Nach Dissoziation der Transportrezeptoren vom Capsid, binden dieses jedoch an das Nukleoporin Nup153, ein Protein der karyoplasmatischen Filamente der NPC, ohne tiefer ins Karyoplasma zu diffundieren. Damit ist verhält sich das Capsid nicht wie ein klassisches karyophiles Protein, sondern eher wie ein Nukleoporin welches im Zuge der Rekonstitition der Kernporen nach einer Mitose in neue NPC eingebaut wird. Ausschließlich Capside mit reifem DNA-Genom zerfallen jedoch nach ihrer Nup153-Bindung. Im Gegensatz zum Zerfall von Herpesviren und Phagen desintegrieren dabei die Capside zu Proteindimeren, die anschließend – ein Novum – unter Einschluss zellulärer RNA wieder Capside bilden.
Zum intracytoplasmatischen Transport soll nun die Interaktionen untersucht werden, die diese selten zu beobachtende Kinetik hervorrufen. Weiterhin soll die molekulare Grundlage der Freisetzung des Virusgenoms aus dem Capsid analysiert werden. Die selektive Bindung des Capsids an Nup153 ermöglicht es zusätzlich, die Funktion dieses Proteins für den Transport anderer Substrate zu evaluieren.


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