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Humanes Cytomegalovirus: Phasen-getrennte Kompartimente fördern Replikation

Mittwoch, 09. März 2022

Hamburg. Das humane Cytomegalovirus (HCMV) vermehrt sein DNA-Genom in spezialisierten Replikationskompartimenten, deren genaue Entstehung bisher nicht geklärt war. Ein Forschungsteam aus dem Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (HPI) und dem Centre for Structural Systems Biology (CSSB) konnte nun zeigen, dass die Bildung von phasengetrennten Kompartimenten um virale Genome herum notwendig ist, um die virale DNA-Polymerase zu rekrutieren. Zur Bildung dieser phasengetrennten Kompartimente nutzt HCMV seine UL112-113-Proteine. Die Ergebnisse sind in der renommierten Fachzeitschrift Cell Reports erschienen.

HCMV ist eine der Hauptursachen für Krankheit und Sterblichkeit bei immungeschwächten Transplantationspatienten und die häufigste Ursache für Infektionen bei Neugeborenen weltweit.

Bei einer HCMV-Infektion vermehrt das Virus sein DNA-Genom in spezialisierten Replikationskompartimenten im Kern der Wirtszelle. Diese membranlosen Organellen entstehen als runde Strukturen und nehmen mit der Zeit an Größe zu. Der genaue Mechanismus der Biogenese der Replikationskompartimente ist jedoch nach wie vor unbekannt.

In der jetzt im Journal Cell Reports publizierten Studie konnte das Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wolfram Brune (HPI) und Prof. Jens B. Bosse (MHH, CSSB, HPI) mit Hilfe von Live-Cell Imaging- und Photo-Oligomerisierungs-Methoden zeigen, dass die HCMV-Proteine UL112-113 eine Phasentrennung (liquid-liquid phase separation) durchlaufen, wodurch die Ausbildung der Replikationskompartimente im Zellkern unterstützt wird. Die so gebildeten phasengetrennten Prä-Replikationskompartimente sind notwendig, um die virale DNA-Polymerase für die Genomreplikation der Viren zu rekrutieren.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Phasentrennung für die Ausbildung der Prä-Replikationskompartimente und die virale DNA-Replikation von entscheidender Bedeutung ist. Dabei erfüllen die Proteine UL112-113 eine wesentliche Funktion, indem sie eine replikationsfördernde Umgebung um virale Genome herum erzeugen“, erläutert Prof. Wolfram Brune, Leiter der HPI-Abteilung Virus-Wirt-Interaktion.

„Die Phasentrennung durch die UL112-113-Proteine ist zum einen wichtig für die räumliche Organisation der HCMV-Prä-Replikationskompartimente, zum anderen aber auch wesentlich für die Rekrutierung von Proteinen für die virale DNA-Replikation“, ergänzt Prof. Jens B. Bosse, Leiter der assoziierten HPI-Gruppe Quantitative Virologie die Ergebnisse.

 

Diese Studie wurde in der Abteilung Virus-Wirt-Interaktion am Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (HPI), der Gruppe Quantitative Virologie (Medizinische Hochschule Hannover, CSSB, HPI) sowie der Gruppe Strukturelle Zellbiologie der Viren (HPI, CSSB, Universität Hamburg) durchgeführt. Das Projekt wurde durch das HPI Strategic Incentive Program (SIP) finanziert und ist Teil des Leibniz-WissenschaftsCampus InterACt.

Enrico Caragliano, Stefano Bonazza, Giada Frascaroli, Jiajia Tang, Timothy K. Soh, Kay Grünewald, Jens B. Bosse, Wolfram Brune. Human cytomegalovirus forms phase-separated compartments at viral genomes to facilitate viral replication. Cell Reports (March 8, 2022).

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