NOD-like Rezeptoren in der anti-viralen Immunantwort

Das angeborene Immunsystem fungiert als erste Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger. NLR Proteine lokalisieren im Zytoplasma der Zelle, wo sie analog zu den membrangebundenen TLR (Toll-like Receptor) Proteinen als zentrale Mediatoren des angeboren Immunsystems auftreten. Im humanen Genom zählt man 22 Gene, welche fuer NLR (NOD-like Receptor) Proteine kodieren. Jüngster Daten zeigen, dass NLR Proteinen eine wichtige Rolle im Verlauf der anti-viralen Immunantwort zukommt. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass die Gegenwart von viraler DNS im Zytoplasma zur Aktivierung bestimmter NLR Proteine führt, wodurch sich uns ein Mechanismus zeigt wie Wirtszellen die Bedrohung durch virale Pathogene erkennen und in entsprechender Weise reagieren können. Gamma-Herpesviren, wie das humane Herpesvirus 8 (HHV8), sind für weitreichende Krankheits- und Todesfälle in weltweitem Ausmaß verantwortlich. Gamma-Herpesviren zeichnen sich durch den Besitz von Genen aus, welche dazu dienen der Immunantwort des Wirts aktiv entgegenzuwirken. Oft wird dadurch eine lebenslange Infektion erreicht und die Übertragung auf neue Wirte garantiert. Gegenwärtig sind die Mechanismen nach denen Gamma- Herpesviren das wirtseigene Immunsystem umgehen weitgehend unbekannt. Wechselwirkungen zwischen Herpesviren und NLR Proteinen sind bis dato nicht genauer untersucht worden, wodurch sich eine Lücke in unserem Verständnis dieser Viren ergibt. Im vorliegenden Projekt soll die Hypothese, dass NLR Proteinen in der Regulation der Immunantwort bei Infektion mit Gamma-Herpesviren eine wichtige Rolle zukommt getestet werden. Wechselwirkungen zwischen NLR Proteinen und viralen Komponenten sollen untersucht und auf ihre funktionelle Konsequenz bestimmt werden. Die Zielsetzungen ergeben sich wie folgt: (1) Die Rolle von NLR Proteinen in der Immunantwort bei Infektion mit Gamma-Herpesviren soll ermittelt werden. (2) Die zentralen Effektorproteine, welche die Aktivierung von NLR Proteinen mit einer gezielten Immunantwort verknüpfen sollen definiert werden. (3) Die Art und Weise wie Herpesviren die NLR-vermittelte Immunantwort unterdrücken soll entschlüsselt werden (Rückkehrphase). Zusammenfassend, möchte das vorliegende Projekt wichtige Einblicke in die Funktionsweise von NLR Proteinen während der Immunantwort gegen Gamma-Herpesviren geben. Gleichzeitig soll unser generelles Verständnis der Mechanismen welche bei der Abwehr von DNS Viren zu tragen kommen erweitert werden.

Das Hauptziel des hier vorgestellten Projektes war es die Rolle der sogenannten NOD-like receptors (NLRs), einer neu entdeckten Gruppe von zellulären Proteinen, in der Immunabwehr viraler Infektionen zu charakterisieren. Zu diesem Zweck untersuchten wir die Interaktionen von NLR Proteinen und NLR-assoziierten Proteinen mit viralen Faktoren, einschließlich solcher Faktoren die vom HI-virus (HIV) codiert werden. Infektion mit HIV stellt nach wie vor ein medizinisches Problem globalen Ausmaßes dar. Das Erscheinen von resistenten Virusstämmen ist eine fortwährende Bedrohung und die Entwicklung einer zuverlässigen Impfung war bisher nicht erfolgreich. Dem HI-virus gelingt es im Laufe seines Replikationszyklus der körpereigenen Immunantwort mehr oder weniger komplett zu entgehen und gleichzeitig die zelluläre Maschinerie für die eigene Replikation auszunützen. Da das HIV Genom nur 15 Proteine kodiert, ist es daher nicht überraschend dass fast alle HIV Proteine mehrere Funktionen gleichzeitig ausüben. Die virale Protease (PR) stellt hierbei keine Ausnahme dar. Wie in früheren Studien gezeigt, ist die Funktion der viralen Protease für die Replikation von HIV essentiell. Logischer Weise stellte PR eines der ersten Angriffsziele für die Medikamententwicklung gegen HIV dar. Dass PR neben seiner Rolle in der Virus Replikation aber auch zur Ausschaltung der zellulären Immunantwort beitragen könnte ist ein vergleichsweise neues Konzept. Nach und nach wurde deutlich dass PR nicht nur virale Peptide, sondern auch zelluläre Proteine proteolytisch spaltet und dadurch die virale Replikation steigern und gleichzeitig die zelluläre Immunantwort vermindern kann. In dem hier beschriebenen Projekt konnten wir durch eine Kombination von Genom-weiten Genanalysen und extensiver Protein-Protein Interaktionsstudien zwei potenzielle PR-Interaktionspartner mit bereits etablierter Verbindung zu NLR Proteinen identifizieren. Wir konnten zeigen dass RIPK1 und RIPK2, zwei besonders wichtige körpereigene Proteine mit direkter Verbindung zu NLR Proteinen, von PR erkannt und gespalten werden. Während der Infektion von T Zellen assoziiert PR mit RIPK1 und RIPK2 und dies führt zu deren Spaltung. Da die Spaltung von RIPK1 und RIPK2 auch zu deren Inaktivierung führt, deutet der beschriebene Mechanismus auf eine bisher unentdeckte virale Strategie zur Manipulation der Immunantwort hin.