Zusammenspiel zwischen MMTV und APOBEC3 Proteinen

Wirtsorganismen haben eine Vielzahl an Strategien entwickelt um viralen Infektionen entgegen zu wirken. Neben angeborener und adaptiver Immunantwort, können virale Infektionen auch durch die Präsenz von intrazellulären Faktoren inhibiert werden. Die An- bzw. Abwesenheit dieser "intrazellulären Immunantwort" bestimmt daher die Toleranz eines Wirtes für eine virale Infektion. Kürzlich wurde eine Reihe von spezifisch intrazellulären anti-retroviralen Resistenzmechanismen beschrieben. Zum Beispiel kann eine retrovirale Infektion kurz nach dem Zelleintritt durch das zelluläre Protein "tripartite motif protein 5 alpha" (TRIM5a) inhibiert werden. Bei einem weiteren zellulären Faktor handelt es sich um Tetherin, ein Protein das die Freisetzung von neuen retroviralen Partikeln an der Oberfläche von infizierten Zellen inhibiert. Mitglieder der Cytidin-Deaminase-Familie APOBEC3 (A3; "apoliprotein B mRNA-editing enzyme catalytic polypeptide") können neben Retroviren auch endogen mobile Retroelemente inaktivieren. Während der reversen Transkription kommt es, durch A3 Proteine verursacht, zu einer Akkumulation an extensiver Mutationen im wachsenden retroviralen Genom. Ein Beta-Retrovirus, "Mouse Mammary Tumor Virus" (MMTV), der kürzlich mit einigen humanen Erkrankungen wie Brustkrebs, humanem T-Zellen Lymphom und primärer biliärer Zirrhose in Zusammenhang gebracht wurde, wird ebenfalls durch A3 Proteine inhibiert. Obwohl es sich bei MMTV um den bis jetzt einzigen Retrovirus handelt, bei dem eine Inhibierung durch humane bzw. murine A3 Proteine auch in vivo nachgewiesen wurde, ist der genaue Mechanismus durch welchen diese Proteine die Viren inaktivieren noch relativ unbekannt. Basierend auf vorläufigen Daten aus unserem Labor bzw. von anderen Gruppen scheint es, dass MMTV (ebenso wie einige andere Retroviren), unabhängig von einer Citidine-zu-Uracil Konvertierung inhibiert wird. Durch das beantragte Projekt versuchen wir ein genaueres Verständnis über die A3 vermittelten Mechanismen gegen eine MMTV Infektion zu erlangen. Genauer wollen wir versuchen die Hypermutationsraten, die Ansammlung von Produkten der reversen Transkription, den nuklearen Import von viraler DNA, die Menge an integrierter proviraler DNA und Ansammlungen von anormalen Autointegrationsprodukten in An- bzw. Abwesenheit von A3 Proteinen zu analysieren. MMTV ist als ein einfacher Retrovirus klassifiziert und kodiert daher nicht für akzessorische Protein wie zum Beispiel Vif von HIV-1, welches HIV-1 vor A3 Proteinen schützt. Daher ist es noch völlig ungeklärt, wie einfache Retroviren ohne Expression eines Vif-homologen Proteins den A3 Proteinen entgegenwirken. Um diese Frage zu klären planen wir selektierte Regionen innerhalb des MMTV Genoms zu mutieren (ohne die Expression strukturaler Gene zu beeinflussen) und wollen diese Mutationen in Bezug auf das Replikationsverhalten in der Anwesenheit von A3 Proteinen untersuchen. Wir sind davon überzeugt, dass das beantragte Projekt nicht nur eine bessere Einsicht in die grundlegende MMTV Biologie bringen wird sondern, dass die Ergebnisse dieser Studie auch dazu beitragen können, neue Strategien für die Therapie von retroviralen Infektionen (z.B. HIV-1) und anderen humanen Erkrankungen wie Brustkrebs oder primäre biliäre Zirrhose zu entwickeln.

Zentrum für Pathobiologie