Das Virale Transportom (ViTra)

Viele Faktoren des Wirtsstoffwechsels, die zur Vermehrung der verschiedenen Virusklassen beitragen, sind nach wie vor unbekannt. Die Vervielfältigung des viralen Genoms und die Synthese der viralen Proteine in der Wirtszelle führen zu einem veränderten bzw. verstärkten Zellstoffwechsel und dem gesteigerten Bedarf an Nährstoffen und anderen spezifischen Molekülen. Die SLC-Transportproteine sind, mit 400 bekannten Mitgliedern in der menschlichen Zelle, die größte Familie der Transmembran-Proteine, die für den Transport der kleinen Moleküle (Aminosäuren, Zucker, Nukleotide und Ionen) zuständig sind. Bisher sind mehrere Mitglieder der SLC-Familie als virale Rezeptoren beschrieben worden; dennoch ist ihre Rolle in anderen Teilen des viralen Lebenszyklus (wie Entpacken des Virus, Vermehrung der viralen Erbinformation, Zusammenbau des Virions) immer noch unklar. Wegen der wichtigen physiologischen Funktion der SLC-Transporter, die an der Schnittstelle zwischen dem Stoffwechseln und der Umwelt agieren, könnte die Aufklärung der Funktion dieser Proteine entscheidend zum Verständnis der Pathologie der viralen Infektion beitragen. Das Ziel dieses Projektes ist die Charakterisierung der Rolle der SLC-Proteine in der viralen Infektion, Bestätigung ihrer Funktion als eine neue Gruppe der antiviralen Immunantwort- regulierenden Proteine, und das Zusammentragen von Wissen über die Fracht und Protein- Protein Interaktionen der relevanten SLC-Proteine. Anhand der Integration von Datensätzen aus mehreren Großversuchen der neuesten genomweiten Screening-Verfahren wurde eine Gruppe von 20 SLC-Proteinen identifiziert, die eine Rolle in der viralen Vermehrung bzw. Immunantwort spielen. Wir haben die Gene dieser Proteine mit dem CRISPR-Cas9 System in humanen Zelllinien zielgerichtet inaktiviert. Um die Effekte der Mutation der SLC-Gene auf die Infektionsanfälligkeit der Zellen zu untersuchen, werden funktionelle Screens mit Influenza, Vaccinia und Vesicular Stomatitis Virus durchgeführt. Vorläufige Resultate eines Vorversuchs mit Influenza A WSN-Virusstamm, deuten auf einen Effekt mehrerer ausgewählter SLC-Proteine auf die virale Infektion. Wir planen die Charakterisierung der am meisten interessanten SLC- Proteine fortzuführen, um ihre Rolle im Wirt-Pathogen-Zusammenspiel bzw. Wirtsstoffwechsel zu klären. Darüber hinaus werden wir die Protein-Protein-Wechselwirkung ihrer Genprodukte analysieren und versuchen ihre natürliche Fracht, durch die Kombination der experimentellen (Metabolomik, Massenspektrometrie) und der rechnergestützten (Chemoinformatik, Modellierung) Methoden, zu identifizieren. Zusammengenommen kann dieses Virale Transportom neue Einsichten in mögliche Strategien liefern, wie man pharmakologisch die virale Infektion stören kann.

Viele Faktoren des Wirtsstoffwechsels, die zur Vermehrung der verschiedenen Virusklassen beitragen, sind nach wie vor unbekannt. Die Vervielfältigung des viralen Genoms und die Synthese der viralen Proteine in der Wirtszelle führen zu einem veränderten bzw. verstärkten Zellstoffwechsel und dem gesteigerten Bedarf an Nährstoffen und anderen spezifischen Molekülen. Die SLC-Transportproteine sind, mit 400 bekannten Mitgliedern in der menschlichen Zelle, die größte Familie der Transmembran-Proteine, die für den Transport der kleinen Moleküle (z.B. Aminosäuren, Zucker, Nukleotide und Ionen) zuständig sind. Bisher sind mehrere Mitglieder der SLC-Familie als virale Rezeptoren beschrieben worden; dennoch ist ihre Rolle in anderen Teilen des viralen Lebenszyklus (wie Entpacken des Virus, Vermehrung der viralen Erbinformation, Zusammenbau des Virions) immer noch unklar. Wegen der wichtigen physiologischen Funktion der SLC-Transporter, die an der Schnittstelle zwischen dem Stoffwechsel und der Umwelt agieren, könnte die Aufklärung der Funktion dieser Proteine entscheidend zum Verständnis der Pathologie der viralen Infektion beitragen. Ziel dieses Projektes war die Charakterisierung der Rolle der SLC-Proteine in der viralen Infektion, Bestätigung ihrer Funktion als eine neue Gruppe der antiviralen Immunantwort-regulierenden Proteine, und das Zusammentragen von Wissen über die "Fracht" und Protein-Protein Interaktionen der relevanten SLC-Proteine. Anhand der Integration von Datensätzen aus mehreren Großversuchen der neuesten genomweiten Screening-Verfahren wurde eine Gruppe von 20 SLC-Proteinen identifiziert, die eine Rolle in der viralen Vermehrung bzw. Immunantwort spielen. Wir haben die Gene dieser Proteine mit dem CRISPR-Cas9 System in humanen Zelllinien zielgerichtet inaktiviert. Um die Effekte der Mutation der SLC-Gene auf die Infektionsanfälligkeit der Zellen zu untersuchen, wurden funktionelle Screens mit Influenza, Vaccinia und Vesicular Stomatitis Virus durchgeführt. Darüber hinaus ergab sich durch genetisches Screening mittels einer SLC-fokussierten Bibliothek eine Reihe an Interaktionen mit sowohl bekannten als auch neuen SLC-Virus Interaktionen. Eine weitere Charakterisierung der interessantesten SLC-Kandidaten ergab, dass der Zinktransporter SLC30A1 und der Sialinsäure-CMP-Transporter SLC35A1 unterschiedliche Rollen bei der Bestimmung der zellulären Antwort auf eine VSV-Infektion spielen. Zusammengenommen kann dieses "Virale Transportom" neue Einsichten in mögliche Strategien liefern, wie man pharmakologisch die virale Infektion stören kann.