Die Rolle des C-Terminus von Env in der HIV-1-Infektion und -Replikation

Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, Einsichten in die Rolle des ungewöhnlich langen C-Terminus von HIV-1-Env (Env-CT) in der Infektion und Replikation zu gewinnen. Es ist bisher nicht bekannt, aus welchen Gründen die Länge des Env-CTs in vivo streng konserviert ist und Virusmutanten mit trunkierten Env-CTs in vitro einen Replikationsblock in nicht-permissiven Zellen aufweisen. Der für die Mutante pNL-Tr712 schon gezeigte Zelltyp-abhängige Defekt hinsichtlich der Replikationskompetenz wurde in nicht-permissiven H9-Zellen bestätigt und auf weitere HIV-1-Derivate mit Trunkationen in Env-CT und Mutationen in Env-TMD ausgedehnt. Bezüglich der Permissivität einiger weniger Zellinien, z.B. MT-4-Zellen, für Virusmutanten mit trunkierten Env-CTs wurde gezeigt, daß ein permissiver Phänotyp wahrscheinlich nicht auf deren HTLV-1-Tax-Expression beruht und auch nicht durch Expression des Env-CTs in trans in nicht-permissiven H9-Zellen induziert werden kann. Im Fall der Mutante pNL-Tr752 konnte ein einziger Aminosäureaustausch den durch die Trunkation des Env-CTs induzierten Zelltyp-spezifischen Replikationsblock kompensieren: pNL-Tr752(N750K) war in der Lage, trotz trunkiertem Env-CT in nicht-permissiven H9-Zellen und PBMCs zu replizieren. Dies bedeutet, daß möglicherweise nicht ausschließlich die Länge des Env-CTs, sondern auch dessen Funktionalität und Konformation für eine erfolgreiche HIV-1-Ausbreitung in gewissen Zellsystemen von Bedeutung sind. Einbau- und Funktionalitäts-Analysen der mutierten Glykoproteine sowie single round of infection-Analysen zeigten schließlich, daß aus H9-Zellen freigesetzte zellfreie pNL-Tr752-Virionen nicht prinzipiell per se defekt waren. Im Vergleich zu pNL-Wt- oder pNL-Tr752(N750K)-Virionen besaßen zellfreie pNL-Tr752-Virionen aus H9- und MT-4-Zellen eine nur geringfügig reduzierte Infektiosität von 30-50%. Eine wichtige und zentrale Beobachtung war hierbei, daß H9-Zellen im Gegensatz zu MT-4-Zellen generell nur äußerst schlecht von allen zellfreien Virionen, inklusive pNL-Wt-Virionen, infizierbar waren. Da Virusreplikation in Zellen die Summe aus Zell-Zell-Transmission und Infektionsvorgängen durch zellfreie Virionen darstellt, deutet die letzte Beobachtung darauf hin, daß Virusausbreitung in H9-Zellen hauptsächlich durch Zell-Zell-Transmission stattfindet. Es ist somit möglich, daß Virusmutanten mit trunkierten Env-Proteinen deswegen nicht in H9-Zellen replizieren können, da sie einen Defekt bei der Zell-Zell-Transmission aufweisen, der auf dem Fehlen des Env-CTs beruht. Der Env-CT könnte für die Zell-Zell-Transmission von HIV-1 essentielle Funktionen wie etwa die Reorganisation des Zytoskeletts übernehmen, eine Vermutung, die sich darauf stützt, daß identifizierte Bindungspartner des Env-CTs mit dem Zytoskelett assoziiert sind. Die hier postulierte und bisher nicht beschriebene potentielle Rolle des Env-CTs bei der Zell-Zell-Transmission von HIV-1 liefert somit eine wichtige Basis für zukünftige Studien in diese Richtung