Membran-assoziierte Protein-Protein-Interaktionen des Herpes simplex-Virus 1

Herpesviren umfassen eine große Gruppe von human- sowie
tierpathogenen Erregern. Auf Grund ihrer hohen Durchseuchungsrate
und Fähigkeit zur Etablierung einer latenten Infektion stellen
humane Herpesviren vor allem für immunsupprimierte Patienten eine
ernsthafte Bedrohung dar. Deshalb ist eine umfassende Aufklärung
des viralen Replikationszyklus für die Entwicklung von antiviralen
Therapiestrategien zwingend erforderlich. Besonders die
membran-assoziierten Vorgänge der Virionmorphogenese - primäre
Umhüllung an der inneren Kernmembran mit darauffolgendem Verlust
der Virushülle an der äußeren Kernmembran sowie sekundäre Umhüllung
an cytoplasmatischen Membranen - sind nur unvollständig
entschlüsselt. Um das komplexe Zusammenspiel der viralen Proteine
während des Replikationszyklus an den verschiedenen zellulären
Membranen aufzudecken, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine
genomweite Analyse der Protein-Protein-Interaktion (PPI) der durch
Herpes simplex-Virus 1 (HSV-1) kodierten Membranproteine
durchgeführt. Außerdem lieferte die Identifizierung von PPI
zwischen dem HSV-1 Proteom und Untereinheiten der zellulären
ESCRT-Maschinerie (endosomal sortingcomplex required for transport)
weitere Belege für die Ausbeutung von Wirtsfaktoren durch das Virus
zur Knospung der Partikel. Zur Detektion der genomweiten PPI sowohl
intraviral als auch zwischen Virus und Wirt wurde das
Hefe-2-Hybridsystem (Y2H) im Hochdurchsatz angewandt. Beide
Datensätze konnten eine Vielzahl neuer PPI aufdecken und somit eine
solide Grundlage für Interaktionsnetzwerke und zukünftige
funktionale Studien schaffen. Auch wurde duch das breite
Interaktionsspektrum des Virus mit den z.T. funktionell redundanten
ESCRT-Proteinen erneut veranschaulicht, wie die Nutzung flexibler
Strategien zur Stabilität des HSV-1 beiträgt. Anhand der
Y2H-Analysen wurde ein virales Membranprotein als interessanter
Kandidat zur funktionalen Charakterisierung ausgewählt.
Glykoprotein M (gM/UL10) von HSV-1 ist ein Typ-III
Transmembranprotein, das während der Infektion in verschiedenen
Membrankompartimenten lokalisiert. Obwohl evolutionär konserviert,
ist es zumindest für HSV-1 nicht-essenziell und seine molekulare
Funktion unklar. Auch die funktionale Relevanz einiger potenzieller
trafficking Motive von gM ist noch nicht aufgeklärt. In dieser
Studie konnte gezeigt werden, dass das targeting von gM zum
trans-Golgi Netzwerk (TGN) unabhängig von anderen viralen Faktoren
sowie seinen potenziellen C terminalen trafficking Motiven erfolgt
und keiner Homooligomerisierung bedarf. Erstaunlicherweise führt
die Deletion der C-terminalen Domäne von gM (gMΔC) zu seiner
Retention im ER, wohingegen der Vorwärtstransport durch eine kurze,
nicht-verwandte Sequenz wiederhergestellt wurde. Demzufolge enthält
die C-terminale Domäne von gM wahrscheinlich keine
Sequenzinformation für das targeting vom ER zum Golgi-Apparat,
jedoch scheint die Faltung und Integrität des Proteins dafür von
Bedeutung zu sein. Im Kontext der Virusinfektion führte die
Deletion der C-terminalen Domäne von gM (HSV-1 gMΔC) zur
Akkumulation von nicht-umhüllten Partikeln im Cytoplasma,
verminderter Freisetzung von Viruspartikeln und in ihrer
Infektiosität beeinträchtigten reifen Virionen. Alle Effekte wurden
durch eine Revertante wieder aufgehoben und sind demnach
spezifisch. Im Gegensatz dazu zeigten zwei zusätzliche Mutanten,
HSV-1 ΔgM mit einem frühzeitigen Stoppcodon an Position 3 von UL10
und gMΔac ohne potenzielle trafficking Motive, Wildtyp-ähnliche
Wachstumskinetiken. Daraus lässt sich schließen, dass zwar gM
entbehrlich ist, gMΔC jedoch einen dominant-negativen Effekt
ausübt. Daher wird eine Beteiligung der N-terminalen Bereiche von
gM (Aminosäuren 1-361) an der Rekrutierung von viralen und/oder
zellulären Faktoren zum Ort der sekundären Umhüllung postuliert.
Diese Daten enthüllen neue unbekannte Eigenschaften von HSV-1 gM.