Membranspezifische Reaktionen in der viralen Pathogenese
Sprache der Bezeichnung:
Deutsch
Original Kurzfassung:
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.
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 Gerüsts in vitro zu finden, insbesondere durch Nachahmung der Nicht-Gleichgewichtsprotonenverteilung während der Ansäuerung des Virions.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englische Bezeichnung:
Membrane interface specific reactions in viral pathogenesis
Englische Kurzfassung:
Protein scaffold of enveloped viruses assembles via matrix protein adsorption on the membrane of a host cell. Interaction of matrix proteins with lipid membranes was investigated for the last decades. It was implied that (1) the lateral lipid distribution is uniform. Even when the non-uniform distribution of anionic lipid was suggested to be crucial, the convincing experimental data supporting it were missing; and that (2) the scaffold assembly and disintegration are at thermodynamic equilibrium, assuming both lateral distribution of matrix protein on the membrane and pH profile normal to the membrane uniform. In existing in vitro experimental data on the membrane adsorption of M1 from Influenza A (M1-A), the mere adsorption was thought to be leading to the formation of the virus-like protein scaffold, even though, unlike a viral scaffold, such M1 layers failed to perform bending of the membrane or budding from it, as well as to respond by disintegration to the acidification of the media. It demonstrates that not every adsorbed M1 layer is virus-like, and in principle an inadequacy of the existing scaffold formation paradigm for Influenza A.
Comparing structure and the known details of scaffold assembly process of matrix proteins from Influenza A and C, as well as from Ebola viruses suggests that lateral lipid heterogeneity plays an important role, especially for M1-A. We propose (1) to investigate the anionic lipid clustering, in particular of phosphatidylinositols, and what it depends on in the context of viral replication, as well as the role of such clustering in the process of M1-A scaffold formation, and (2) to find the conditions for pH-triggered disassembly of the scaffold in vitro, in particular by mimicking the non-equilibrium proton distribution during the acidification of the virion.
Forschungs-