Charakterisierung einer Hüllprotein-vermittelten Restriktion von HIV-2 in humanen Zellen

Die Erforschung von Restriktionen der HIV-Infektion spielt eine wichtige Rolle für die Aufklärung und das Verständnis von Virus-Wirt-Interaktionen und liefert neue Ansätze für die Entwicklung antiviraler Therapien. In der vorliegenden Arbeit wurde die Restriktion eines HIV-2 Isolates in humanen Zellen analysiert. Das Primärisolat prCBL23 erfährt im Vergleich zum T-Zell-adaptierten Isolat CBL23 eine Restriktion der Infektion in einigen humanen Zelllinien und primären Zellen. Die restriktiven Zellen exprimieren dabei die für die HIV-Infektion notwendigen Rezeptoren CD4 und CXCR4 und teilen sich aktiv. Zunächst wurde eine virale Determinante der Restriktion charakterisiert, dann die Phase des Replikationszyklus bestimmt, in der sich die Restriktion manifestiert, und anschließend Versuche zur Aufklärung des Mechanismus der Restriktion durchgeführt. In Infektionsstudien mit pseudotypisierten HIV-2-Partikeln konnte gezeigt werden, dass das Hüllprotein von prCBL23 die virale Determinante der Restriktion in GHOST/X4-Zellen ist. Es vermittelt im Vergleich zum Hüllprotein von CBL23 eine 60fache Restriktion der Infektion. Durch Mutationsanalyse der Hüllproteine prCBL23-Env und CBL23-Env konnte gezeigt werden, dass die Aminosäure an Position 74 im aminoterminalen Bereich von prCBL23-Env die für die Restriktion kritische Determinante ist. Die Aminosäure an Position 111 und die Verkürzung der zytoplasmatischen Domäne von prCBL23 spielen nur eine untergeordnete Rolle. Durch die Quantifizierung der Hüllproteine in den pseudotypisierten Partikeln konnte ausgeschlossen werden, dass die Restriktion durch einen schlechten Einbau des Hüllproteins in das virale Partikel vermittelt wird. Mit Hilfe des BlaM-Assays konnte gezeigt werden, dass die restringierten prCBL23-Env-Partikel mit ähnlicher Effizienz mit GHOST/X4-Zellen fusionieren können wie die nicht-restringierten CBL23-Partikel. Dies bedeutet, dass die Restriktion erst nach der Fusion innerhalb der Zelle stattfindet. Eine Analyse der viralen DNA in GHOST/X4-Zellen durch quantitative PCR zeigte weiterhin, dass sich die Restriktion bereits vor oder während der reversen Transkription manifestiert. Dies wirft die Frage auf, wie das Hüllprotein Prozesse beeinflussen kann, die nach der Fusion innerhalb der Zelle stattfinden. In Infektionsstudien mit gemischten Partikeln konnte beobachtet werden, dass bereits wenig CBL23-Env in prCBL23-Partikeln die Restriktion drastisch reduziert. Andererseits konnten keine Hinweise gefunden werden, dass die Aktivierung von Signalkaskaden eine Rolle für die Vermeidung der Restriktion spielt. Dies könnte bedeuten, dass die Restriktion nur vermieden werden kann, wenn CBL23-Env die Fusion selbst vermittelt. Eine Hypothese für den der Restriktion zugrunde liegenden Mechanismus wäre, dass durch die kritische Aminosäureposition 74 die Interaktion des Hüllproteins mit zellulären Oberflächenmolekülen beeinflusst wird, so dass die beiden Hüllproteine, möglicherweise unter Ausnutzung spezieller Mikrodomänen in der Zellmembran, das virale Kapsid auf verschiedenen Routen in die Zelle schleusen, die unterschiedlich günstige Bedingungen für die Replikation bieten. So könnten prCBL23-Env-Partikel in einem zellulären Kompartiment festsitzen, das keine günstigen Bedingungen bietet, oder die Degradation fördert. Die weiterführende Aufklärung des Mechanismus der Restriktion kann maßgeblich zu einem detaillierten Verständnis von Post-Fusions-Ereignissen wie Uncoating, Zusammenlagerung des Präintegrationskomplexes und Start der reversen Transkriptase beitragen, die bislang nur unzureichend erforscht sind