Wissenschaftlicher Ergebnisbericht - Helmholtz-Zentrum für ...

WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Infektion und Immunität | Neue Projektgruppen 115
01 Regulation und herpesvirale Immunmodulation von
Toll-like Rezeptoren
PROJEKTLEITERIN | Dr. Melanie M. Brinkmann | Nachwuchsgruppe Virale Immunmodulation | mbr10@helmholtz-hzi.de
PROJEKTMITARBEITER | Dr. Bettina Gruhne | Elisa Reimer
Herpesviren Herpesviren etablieren lebenslange, persistierende
Infektionen. Immunkompetente Individuen sind in der
Lage, herpesvirale Infektionen zu kontrollieren. Bei immunsupprimierten
Menschen wie Transplantatempfängern oder
AIDS-Patienten kann es jedoch zu schwerwiegenden Komplikationen
kommen. Eine Infektion mit dem Betaherpesvirus
Cytomegalievirus (CMV) während der Schwangerschaft ist
die häufi gste Ursache für Virus-induzierte Fehlbildungen des
Fötus. Die humanen Gammaherpesviren Epstein-Barr Virus
(EBV) und Kaposi’s Sarkom-assoziiertes Herpesvirus (KSHV)
verursachen Tumorerkrankungen. Um neue prophylaktische
und strategische Therapien gegen herpesvirale Infektionen
zu entwickeln, ist es wichtig zu verstehen, wie Herpesviren
von unserem Immunsystem erkannt werden und wie sie die
Immunantwort des Wirtes modulieren, um ihrer Eliminierung
zu entgehen.
Angeborene Immunantwort Das angeborene Immunsystem
erlaubt eine schnelle und potente antivirale Immunabwehr
und spielt eine wichtige Rolle für die Induktion der erlernten
Immunantwort. Eine Familie von Sensoren des angeborenen
Immunsystems sind die sogenannten Toll-like Rezeptoren
(TLR). TLR9 spielt eine wichtige Rolle für die Detektion von
Herpesviren und induziert nach Bindung viraler DNA eine
antivirale Immunantwort. Das zelluläre Membranprotein
UNC93B ist essenziell für die Funktion von TLR9: es eskortiert
TLR9 vom Ort seiner Synthese, dem endoplasmatischen
Retikulum, in das endolysosomale Kompartiment. Dort trifft
TLR9 auf die DNA invasiver, pathogener Mikroorganismen
und initiiert eine Signalkaskade, die zur Ausschüttung von
Zytokinen und Interferonen führt. Die von TLR9 induzierte
Das Membranprotein UNC93B interagiert mit Toll-like Rezeptor
9 (TLR9) im endoplasmatischen Retikulum und eskortiert
TLR9 in das endolysosomale Kompartiment. Dort trifft TLR9
auf die DNA invasiver, pathogener Mikroorganismen. Im
Endolysosom wird TLR9 proteolytisch gespalten und induziert
anschließend eine Signalkaskade, die zu einer antiviralen
Immunantwort führt. Copyright Melanie M. Brinkmann
TLR9 lokalisiert in Endolysosomen nach Stimulation mit TLR
Agonisten. Primäre Makrophagen wurden aus TLR9-GFP
transgenen Mäusen isoliert. Lebende Zellen wurden mit LPS
stimuliert und mit einem “spinning disc” konfokalen Lasermikroskop
in Echtzeit analysiert. Endolysosomen wurden mit
Lysotracker gefärbt (in rot). Copyright Melanie M. Brinkmann
Signalkaskade ist bereits gut charakterisiert, jedoch ist die
Regulation des intrazellulären Transportes des UNC93B-TLR9
Komplexes in infi zierten Immunzellen nicht gut untersucht.
Das Projekt Unsere Forschung fokussiert auf die Mechanismen
der Herpesviren, mit denen sie der Erkennung durch
das angeborene Immunsystem des Wirtes entgehen. Unsere
Daten zeigen erstmals, dass Herpesviren die Funktion der
Toll-like Rezeptoren inhibieren können. Wir wollen die verantwortlichen
herpesviralen Proteine identifi zieren und den
Mechanismus entschlüsseln, mit dem diese Proteine die Tolllike
Rezeptoren außer Gefecht setzen. Ferner erforschen wir
die Regulation des intrazellulären Transportes des UNC93B-
TLR9-Komplexes nach Infektion primärer Immunzellen mit
Herpesviren. Mit fl uoreszierenden Herpesviruspartikeln
und fl uoreszierenden TLR9- und UNC93B- Proteinen werden
wir den intrazellulären Transport in Echtzeit mit konfokaler
Lasermikroskopie untersuchen. In einem biochemischen Ansatz,
in dem wir herpesvirale DNA als Köder nutzen werden,
wollen wir weitere zelluläre DNA-Sensoren identifi zieren,
die neben TLR9 für die Erkennung von Herpesviren wichtig
sind. Wir haben weitere zelluläre Interaktionspartner des
UNC93B-Proteins identifi ziert und werden die Rolle dieser
Proteine für die Regulation des intrazellulären Transportes
vom endoplasmatischen Retikulum zum Endosom des
UNC93B-TLR9-Komplexes charakterisieren.
Boyoun Park, Melanie M. Brinkmann, Eric Spooner, Clarissa C. Lee, You-Me Kim and
Hidde L. Ploegh, (2008) Nature Immunology, 9 (12), 1407-1414
You-Me Kim, Melanie M. Brinkmann, Marie-Eve Paquet and Hidde L. Ploegh (2008)
Nature, 452 (7184), 234-238
Melanie M. Brinkmann, Eric Spooner, Kasper Hoebe, Bruce Beutler, Hidde L. Ploegh
and You-Me Kim, (2007) Journal of Cell Biology, 177 (2), 265-275