Membranspezifische Reaktionen in der viralen Pathogenese

Weiterer Forschungskontext / theoretischer Rahmen Das Proteingerüst umhüllter Viren baut sich über die Adsorption von Matrixproteinen an der Membran einer Wirtszelle auf. Die Wechselwirkung von Matrixproteinen mit Lipidmembranen wurde in den letzten Jahrzehnten untersucht. Es wurde unterstellt, dass (1) die laterale Lipidverteilung gleichmäßig ist. Selbst wenn die ungleichmäßige Verteilung des anionischen Lipids als entscheidend angesehen wurde, fehlten die überzeugenden experimentellen Daten, die dies unterstützen; und dass (2) der Gerüstaufbau und -abbau im thermodynamischen Gleichgewicht sind, wobei sowohl die laterale Verteilung des Matrixproteins auf der Membran als auch das pH-Profil normal zur Membran als gleichmäßig angenommen wird. In den vorhandenen experimentellen In-vitro-Daten zur Membranadsorption von M1 aus Influenza A (M1-A) wurde angenommen, dass die bloße Adsorption zur Bildung des virusähnlichen Proteingerüsts führt, obwohl solche M1-Schichten im Gegensatz zu einem viralen Gerüst weder eine Biegung der Membran noch ein Knospung von ihr durchführen und auch nicht mit einem Zerfall auf die Ansäuerung der Medien reagieren. Dies zeigt, dass nicht jede adsorbierte M1-Schicht virusähnlich ist, und im Prinzip eine Unzulänglichkeit des bestehenden Gerüstbildungsparadigmas für Influenza A. Hypothesen / Forschungsfragen / Ziele Der Vergleich der Struktur und der bekannten Details des Gerüstbildungsprozesses der Matrixproteine von Influenza A und C sowie von Ebola-Viren legt nahe, dass die laterale Lipidheterogenität eine wichtige Rolle spielt, insbesondere für M1-A. Wir schlagen vor, (1) die anionische Lipid-Clusterbildung, insbesondere von Phosphatidylinositolen, zu untersuchen und zu klären, wovon sie im Kontext der viralen Replikation abhängt, sowie die Rolle einer solchen Clusterbildung im Prozess der M1-A- Gerüstbildung zu untersuchen, und (2) die Bedingungen für eine pH-getriggerte Demontage des Gerüstsin vitro zu finden,insbesondere durch NachahmungderNicht- Gleichgewichtsprotonenverteilung während der Ansäuerung des Virions. Ansatz / Methoden Wir werden sowohl rekombinantes als auch gereinigtes M1-A, eine Kombination aus hochauflösenden strukturellen und optischen Methoden und Modell-Lipid-Doppelschichten (freistehende, suspendierte und riesige unilamellare Vesikel) mit kontrolliertem Inhalt und Asymmetrie verwenden. Grad der Originalität / Innovation Zum ersten Mal wird der Prozess der Gerüstbildung in vitro mit einem System untersucht, das die zelluläre Zytoplasmamembran nachahmt, sowohl in Bezug auf die Lipidasymmetrie als auch auf die kleine (nanoskalige) Domänengröße. Zum ersten Mal werden wir testen, ob die erhaltenen Proteinstrukturen virusähnlich sind, indem wir prüfen, ob sie durch Zerfall auf pH-Senkung reagieren. Dies wird es ermöglichen, ein umfassendes physikalisches Modell des viralen Gerüstaufbaus und - abbaus zu erstellen. Primär beteiligte Forscher Dr. Denis Knyazev, Dr. Oleg Batishchev