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Immunevasine – Tricks, wie Viren dem Immunsystem entkommen

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Überblick
157
Immunevasine – Tricks, wie Viren
dem Immunsystem entkommen
Sandra Loch und Robert Tampé
Institut für Biochemie, Biozentrum der Goethe-Universität Frankfurt
Cytotoxische T-Zelle
T-Zell-Rezeptor
Antigen-Präsentation via MHC I
Plasmamembran
CD8
Cytosol
8 T-Zell-Rezeptor und CD8
erkennen die MHC-PeptidKomplexe und lösen die
Zell-Lyse/Apoptose aus.
1 Endogene Proteine
werden im Cytosol
vom Proteasom
abgebaut.
Viele Menschen kennen das Phänomen
sporadisch auftretender Lippenbläschen,
die durch das Herpes simplex Virus (HSV-1)
ausgelöst werden. Besonders bei Stress
oder einem geschwächten Immunsystem
kommt es zum Ausbruch der Krankheit.
Wie andere Herpesviren persistiert auch
das Herpes simplex Virus im Wirtsorganismus in einem so genannten Latenzzustand. Dieser Zustand ermöglicht eine
Virusreaktivierung, die zu den beschriebenen Symptomen führen kann. Ein
weiterer Vertreter der Herpesviren, das
Cytomegalievirus (CMV), kommt ubiquitär
vor. Abhängig vom Lebensstandard des
jeweiligen Landes sind zwischen 50 und
über 90 % der Bevölkerung mit dem
humanpathogenen CMV (HCMV) infiziert.
Die meisten Primärinfektionen verlaufen
jedoch asymptomatisch. Allerdings kann es
bei immungeschwächten Patienten, zum
Beispiel nach einer HIV-Infektion oder
einer Organtransplantation, zur Reaktivierung des Virus und somit auch zu einer
lebensbedrohlichen Erkrankung kommen.
BIOspektrum · 2/05 · 11. Jahrgang
Protein
Proteasom
Golgi
Peptide
2 Peptide diffundieren
zum TAP-Komplex an
der ER-Membran.
Ribosom
7 MHC-Peptid-Komplexe
gelangen über den
Golgi-Apparat an die
Zelloberfläche.
TAP
Translocon
ER-Lumen
Calnexin
MHC I
schwere Kette
3 Cotranslationale
Translokation und
Faltung von MHC I
Molekülen.
BiP
β2m
Calreticulin
4 Assemblierung von MHC I
Komplexen wird durch
verschiedene Faltungsenzyme katalysiert.
ERp57
Tapasin
6 Peptide werden über TAP
ins ER transportiert und
auf MHC I beladen.
5 Tapasin verbindet
MHC I und TAP zu
einem PeptidBeladungskomplex.
Abb. 1: Antigen-Prozessierung über MHC-Klasse-I (basierend auf [1]). Endogene Proteine werden
proteasomal zu kleineren Peptiden abgebaut und innerhalb eines makromolekularen Peptid-Beladungskomplexes mit neu synthetisierten MHC-Klasse-I-Molekülen an der ER-Membran assembliert.
Peptidbeladene MHC-Komplexe werden aus dem ER an die Zelloberfläche transportiert, wo sie von
cytotoxischen T-Zellen erkannt werden. BiP, Immunoglobulin-Bindungsprotein; β2m, β2-Mikroglobulin.
̈ Im Laufe der Evolution haben Vertebraten ein adaptives Immunsystem entwickelt,
um sich effizient gegen virale und bakterielle
Angriffe zu schützen. Der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC von Major Histocompatibility Complex)-Klasse-I-Weg der Antigen-Prozessierung spielt hierbei eine essenzielle Rolle. Proteine werden im Laufe
des normalen Zellstoffwechsels über den
Ubiquitin-Proteasom-Weg im Cytosol zu
kleineren Peptiden abgebaut. Diese werden
nachfolgend vom heterodimeren TAP-Komplex (Transporter associated with Antigen Processing) in das Lumen des endoplasmatischen
Reticulums (ER) transportiert[1]. Der TAPKomplex gehört zur Familie der ABCTransporter (ATP-Binding Cassette), die die
chemische Energie des ATPs in eine mechanische für den Membrantransport umwandeln[2]. Die so transportierten Peptide
werden im ER auf neusynthetisierte MHCKlasse-I-Moleküle beladen. Dieser kom-
plexe, in Raum und Zeit koordinierte Assemblierungsprozess wird durch eine Reihe von Faltungsenzymen katalysiert, der in
die Bildung eines makromolekularen Transport-, Chaperon- und Beladungskomplexes
(ca. 700 kDa) mündet (siehe Abb. 1). Stabil
assemblierte MHC-Peptid-Komplexe können nach Qualitätskontrolle das ER verlassen und werden an der Zelloberfläche von
cytotoxischen T-Zellen auf ihr Cargo-Peptid
überprüft. Werden neben „eigenen“ auch
„fremde“ Proteinfragmente präsentiert,
kommt es zur Lyse/Apoptose der Zielzelle.
Anpassung von Viren an das Immunsystem
Parallel zur Entwicklung des adaptiven Immunsystems haben Viren mannigfaltige Strategien entwickelt, um dieses zu umgehen.
Die erste Taktik wird als „kiss and run“ bezeichnet. Hierbei repliziert sich das Virus
sehr schnell, bevor eine adaptive Immun-
Überblick
158
antwort aufgebaut werden kann (3–5 Tage).
Diese Tricks werden insbesondere von Viren mit sehr kleinem Genom eingesetzt wie
dem Ebola-Virus oder dem Marburg-Virus,
beides höchst pathogene RNA-Viren. Diese
Filoviren führen zu Blutungen auslösendem
(hämorrhagischem) Fieber. Trotz der
schwerwiegenden Krankheiten, die durch
diese Viren ausgelöst werden, ist die genomische Organisation vergleichsweise einfach. So kodiert z.B. das Genom des Marburg-Virus für nur 7–8 Proteine. Eine weitere Strategie liegt in einer hohen
Mutationsrate‚ wie beispielsweise für das
humane Immundefizienz-Virus (HIV). Da
sich dieses Virus ständig verändert, kann es
vom Immunsystem schlecht erkannt und
zerstört werden. Zudem inaktiviert das Virus gezielt eine Schaltzentrale des Immunsystems, die T-Helferzellen.
Im Gegensatz zu den vorangestellten Beispielen wenden Viren mit einem großen Genom (120 – 230 Kilobasenpaare) und einer
langsamen Replikationszeit subtilere Strategien an. Eine Vielzahl von Herpesviren,
aber auch Adenoviren und Retroviren, interagieren mit dem MHC-Klasse-I-Weg, um
die Antigen-Präsentation zu unterdrücken.
In Tabelle 1 sind die wichtigsten bisher identifizierten viralen Faktoren und ihre Angriffspunkte aufgelistet.
Tab. 1: Übersicht viraler Faktoren, die die Antigen-Präsentation via MHC-Klasse-I-Molekülen hemmen.
Faktor
Virus
Angriffspunkt Mechanismus
ICP47
Herpes simplex Virus
TAP (Cytosol)
Peptidbindung inhibiert
ORF66
Varicella-Zoster Virus
MHC
Retention im ER
[5]
EBNA-1
Epstein-Barr-Virus
Proteasom
Protein-Abbau verhindert
[6]
US2
humanes Cytomegalievirus
MHC
Degradation
US3
humanes Cytomegalievirus
MHC
Degradation
Retention im ER
US6
humanes Cytomegalievirus
TAP (ER)
ATP-Bindung inhibiert
[9]
US10
humanes Cytomegalievirus
MHC
Retention im ER
[10]
US11
humanes Cytomegalievirus
MHC
Degradation
UL18
humanes Cytomegalievirus
NK
MHC-Homolog, das die NK-Lyse inhibiert
U21
humanes Herpesvirus 7
MHC
Endocytose in Lysosomen
[12]
K3
Kaposi-Sarkom-assoziiertes Herpesvirus
MHC
Endocytose in Lysosomen
[13]
[8]
[11]
K5
Kaposi-Sarkom-assoziiertes Herpesvirus
MHC
Endocytose in Endosomen
[13]
UL49.5
bovines Herpesvirus-1
TAP
TAP
Peptidtransport inhibiert
Degradation
[14]
m04
murines Cytomegalievirus
MHC
Bindung an MHC
[15]
m06
murines Cytomegalievirus
MHC
Degradation in Lysosomen
[15]
m152
murines Cytomegalievirus
MHC
Retention im ER
[15]
m144
murines Cytomegalievirus
NK
MHC-Homolog, das die NK-Lyse inhibiert
[11]
MK3
murines gamma-Herpesvirus-68
MHC
TAP/Tapasin
Degradation
TAP/Tapasin-Degradation
E19
Adenovirus
MHC
TAP/Tapasin
Retention im ER
Interaktion blockiert
Nef
humanes Immundefizienz-Virus
MHC
Endocytose
[18]
Vpu
humanes Immundefizienz-Virus
MHC
Destabilisierung
[19]
[17]
Austricksen des Proteasoms
Die erste Angriffsmöglichkeit bietet sich den
Viren darin, direkt den Abbau viraler Proteine zu antigenen Peptiden zu unterdrücken. Das Epstein-Barr-Virus (EBV), der
Auslöser des Pfeiffer’schen Drüsenfiebers
(wegen der oralen Übertragung auch als kissing disease bezeichnet), hat eine höchst interessante Strategie entwickelt. In der Latenzphase ist EBNA-1 das einzige Virusprotein, das exprimiert wird, während die virale DNA episomal vorliegt. Eine Region von
EBNA-1 besteht aus Wiederholungen von
Glycin und Alanin. Interessanterweise kann
diese Region auf verschiedene ProteasomSubstrate übertragen werden und schützt
das Protein so vor proteasomalem Abbau.
Mit welchem Mechanismus diese Region
den Abbau inhibiert, ist noch nicht vollständig aufgeklärt[6].
Blockierung des intrazellulären AntigenTransports
Der ABC-Transport-Komplex TAP nimmt
innerhalb der Antigen-Prozessierung eine
Schlüsselstellung ein[1]. Es ist deshalb nicht
verwunderlich, dass virale Faktoren diesen
Membrankomplex auf vielfältige Weise
überlisten. Die bisher bestcharakterisierten
viralen Inhibitoren sind ICP47 (Immediate
Early Gen) vom Herpes simplex Virus-1
(HSV-1) und US6 (Early Gen) vom humanen Cytomegalievirus (HCMV), die beide
auf unterschiedliche Weise den TAP-Transporter blockieren (siehe Abb. 2) (zur Übersicht:[20, 21]).
ICP47 von HSV-1 ist ein cytosolisches
bzw. membranassoziiertes Protein (10 kDa),
das interessanterweise keine Sequenzhomologie zu anderen Genprodukten in der
Datenbank aufweist. Dieses Polypeptid bindet an die cytosolische Seite von TAP und
blockiert die Peptidbindung und nachfolgende ATP-Hydrolyse von TAP[3, 4]. Die
ATP-Bindung wird hingegen nicht beeinflusst. ICP47 konkurriert mit einer hohen Affinität um die Peptid-Bindungsstelle an dem
Transporter (IC50 = 50 nM). Das ICP47 Protein ist spezies-spezifisch und zeigt eine 100fach höhere Affinität für humanes als für murines TAP. In der Folge konnten kritische
Aminosäuren, die aktive Region, und letztlich die NMR-Struktur bestimmt werden.
Vom Herpes simplex Virus-1 sind mindestens 90 % der Menschen befallen. Nach einer Primärinfektion persistiert das Virus in
den sensorischen Nervenganglien. Die Reaktivierung des Virus wird durch verschiedene Reize ausgelöst, wie zum Beispiel UVLicht, Kälte oder Stress.
Im Gegensatz zum vorher beschriebenen
ICP47 nutzt US6 (der Unique Short-Region)
des HCMV einen völlig anderen Mechanismus zur Blockierung des intrazellulären
Peptidtransports. Bei US6 handelt es sich um
ein Membranglykoprotein vom Typ I (23
kDa), das im Unterschied zu ICP47 von der
ER-luminalen Seite an den TAP-Transporter bindet. Die ER-luminale Domäne von
US6 ist essenziell und hinreichend, um nach
Bindung an TAP auf der anderen Seite der
Membran sowohl ATP-Bindung als auch
ATP-Hydrolyse von TAP auf der cytosolischen Seite zu inhibieren. Die Peptidbindung wird hierdurch nicht beeinflusst[9, 22].
Weiterhin hat sich die lösliche ER-luminale Domäne von US6 als wertvolles Werkzeug erwiesen, den Mechanismus der
Kreuzpräsentation in dendritischen Zellen
in wichtigen Schritten aufzuklären. Dendritische Zellen sind äußerst potente Antigenpräsentierende Zellen, die u. a. dafür verantwortlich sind, naïve cytotoxische T-Zellen für die Differenzierung in bewaffnete cytotoxische T-Zellen (T-Killerzellen) zu „primen“. In diesem Zusammenhang blieb die
Frage offen, wie dendritische Zellen, die
nicht von jedem Virus infiziert werden bzw.
malignant transformiert sind, eine spezifische Immunantwort auslösen können. HierBIOspektrum · 2/05 · 11. Jahrgang
Überblick
159
Proteasom
1 ICP47 (HSV)
blockiert die
Peptid-Bindung
an TAP.
Peptide
4 UL49.5 (BHV) induziert
den proteasomalen Abbau
des Peptid-Beladungskomplexes.
5 US2/US11 (HCMV) leitet die
Retro-Translokation und den
proteasomalen Abau von
MHC I Molekülen ein.
Cytosol
ER-Lumen
2 US6 (HCMV)
inhibiert die
ATP-Bindung
an TAP.
für wurde der Vorgang der Kreuzpräsentation identifiziert, bei dem dendritische Zellen über Phagocytose oder Pinocytose exogene Antigene aufnehmen und nun – entgegen der klassischen Vorstellung – Abbauprodukte exogenen Ursprungs auf MHCKlasse-I-Molekülen präsentieren (zur Übersicht:[23]). Mit Hilfe von löslichem, rekombinantem US6 konnte gezeigt werden, dass
lösliche Antigene in das ER-Lumen von
dendritischen Zellen aufgenommen werden.
Von dort aus werden sie über Retro-Translokation in das Cytosol entlassen und über
den Ubiquitin-Proteasom-Weg zu Peptiden
abgebaut. Nachfolgend werden die Proteinfragmente entsprechend des Antigen-Prozessierungsweges über MHC I (siehe Abb. 1)
durch TAP wieder in das ER-Lumen transportiert, auf MHC-I-Moleküle beladen und
auf der Zelloberfläche präsentiert[24].
Ein anderes Virus, das ebenfalls den
Transport von Peptiden in das ER-Lumen
blockiert, ist das bovine Herpesvirus (BHV1). Dieses ist für die infektiöse bovine Rhinotracheitis (IBR), und für die infektiöse
pustulöse Vulvovaginitis (IPV) bei Rindern
verantwortlich. BHV-1 infiziert sowohl bovine als auch humane Zellen. Kürzlich wurde UL49.5 (aus der Unique Long-Region) als
virale Komponente des Peptid-Beladungskomplexes identifiziert[14]. Dieses auch als
Glykoprotein N bekannte Typ I Membranprotein (9 kDa), bildet einen heterodimeren
Komplex mit dem viralen Membranglykoprotein M (gM). Zusätzlich beeinflusst
UL49.5 die Funktion des Peptid-Beladungskomplexes in doppelter Hinsicht (siehe Abb. 2): Zum einen führen die ER-luminale und Transmembrandomäne von
UL49.5 zu einer Inhibierung des TAP-abhängigen Peptidtransportes. Peptidbindung
und ATP-Bindung des TAP-Komplexes
bleiben hierbei unbeeinflusst. Zum anderen
induziert die cytosolische Domäne von
UL49.5 den Abbau des Peptid-Beladungskomplexes (TAP1, TAP2 und Tapasin)
durch das Proteasom. Hierbei wird UL49.5
auch proteasomal degradiert[14].
BIOspektrum · 2/05 · 11. Jahrgang
3 UL49.5 (BHV)
blockiert den
Peptid-Transport
über TAP.
Qualitätskontrolle und Entsorgung
Selbst nach dem Transport der Peptide in
das ER-Lumen bieten sich weitere multiple
Angriffspunkte für Viren. Bevor sich die
MHC-Komplexe auf den Weg zur Plasmamembran machen, können sie destabilisiert
und abgebaut werden. Das HCMV nutzt
auch diese Möglichkeit und zeigt eine besondere Anpassung an das adaptive Immunsystem. Die Unique Short(US)-Region
kodiert insgesamt fünf bisher bekannte Typ
I Membranglykoproteine, die auf unterschiedliche Weise mit dem MHC-Klasse-IWeg interagieren (zur Übersicht:[21, 25]).
US2 und US11 leiten die Retro-Translokation und den proteasomalen Abbau
von neu synthetisierten MHC-Klasse-IMolekülen im Cytosol ein (siehe Abb. 2).
Die Untersuchung dieser Virusproteine trug
mit zur Aufklärung des ER-Degradationsweges bei. Dieser Weg dient der Qualitätskontrolle innerhalb des Sekretionsweges, bei
der im ER falsch gefaltete oder assemblierte Protein(komplex)e erkannt und entsorgt
werden können. Einige virale Faktoren nutzen diesen Weg, um MHC-Klasse-I-Moleküle gezielt zu zerstören. Durch Wechselwirkung mit ihrer ER-luminalen Domäne,
wird die schwere Kette von MHC I offensichtlich als falsch assembliert erkannt, in das
Cytosol exportiert, dort deglykosyliert, ubiquitiniert und letztendlich vom Proteasom
abgebaut[7].
Umleitungen und Sackgassen
Nicht alle MHC-I-Komplexe können ihren
Weg zur Zelloberfläche ungehindert fortführen. Auf ihrem Weg können sie vielfach
gestoppt oder umgeleitet werden. Zwei weitere HCM-Virus-Proteine blockieren den
Export von MHC-Komplexen aus dem ER
(siehe Abb. 3). US3 interagiert nur transient
mit den MHC-I-Molekülen, führt aber dennoch zu einer effektiven ER-Retention. US3
wird anschließend in Lysosomen abgebaut.
So ist eine ständige Neusynthese von die-
Abb. 2: Blockierung des PeptidBeladungskomplexes und Degradation der MHC-Klasse-I-Moleküle.
sem viralen Protein nötig, um den intrazellulären Transport von MHC kontinuierlich
zu blockieren[8]. US10 inhibiert ebenfalls
den Export von MHC-Klasse-I Molekülen
aus dem ER. Dabei wird der Transport nicht
vollständig blockiert, sondern verzögert.
US10 bindet hierfür an die schwere Kette
des MHC-I-Moleküls.[10]. Die genauen Mechanismen sind noch nicht vollständig aufgeklärt.
U21 (60 kDa) vom humanen Herpesvirus
7 (Auslöser der infektiösen Mononukleose)
bindet ebenfalls an MHC-Klasse-I-Molekülen und leitet diese in Lysosomen um, wo sowohl die MHC-I-Moleküle als auch U21 abgebaut werden. Weitere Experimente zeigen, dass die ER-luminale Domäne des Typ
I Membranproteins für die Induktion des lysosomalen Abbaus der MHC-Komplexe hinreichend ist[12].
Das murine Cytomegalievirus (MCMV)
kodiert drei Membranglykoproteine vom
Typ I (m152, m04 und m06), die an MHCI-Moleküle binden und deren intrazellulären Transport beeinflussen (siehe Abb. 3).
Das m152 (37/40 kDa), das transient über die
ER-luminale Region mit MHC-Komplexen
interagiert, führt zu deren Retention und Akkumulierung im cis-Golgi/ERGIC (ER-Golgi-Intermediärkompartiment). Dieses Virusprotein wird etwa 2 Stunden nach einer
Infektion exprimiert. Etwas später kommen
m04 (34 kDa) und m06 (48 kDa) ins Spiel.
Beide Proteine binden stabil an MHC-Klasse-I-Moleküle im ER und leiten diese auf
unterschiedliche Weise weiter. Zum einen
werden m04-MHC-Komplexe an der Zelloberfläche präsentiert. Das m04 wirkt wahrscheinlich antagonistisch zu m152, da die an
m04 gebundenen MHC-Moleküle der Retention durch m152 entkommen. Die Funktion von m04-MHC-Komplexen an der Zelloberfläche ist noch nicht aufgeschlüsselt,
könnte aber als Maskierung für natürliche
Killerzellen gelten. Zum anderen leitet das
m06 Protein MHC-Komplexe in Lysosomen
um, wo beide schnell über saure Proteasen
abgebaut werden. Ein Di-Leucin-Motiv
Überblick
160
Natürliche Killerzelle (NK)
NK-Rezeptor
Plasmamembran
Cytosol
5 UL18 (HCMV) dient
als MHC-Attrappe für
NK-Zellen.
4 m04 (MCMV)
antagonisiert die
T-Zellerkennung von
MHC I Komplexen.
6 Nef (HIV) induziert
die Endocytose von
MHC I Molekülen.
Golgi
Lysosom
ERGIC
1 US3 (HCMV) hält
MHC I Komplexe
im ER zurück.
ER-Lumen
3 m152 (MCMV) hält
MHC I Komplexe im
ER-Golgi-Zwischenkompartiment fest.
2 m06 (MCMV) dirgiert
MHC I Komplexe zum
Abbau in Lysosomen.
Abb. 3: Retention und Umleiten der MHC-Klasse-I-Moleküle.
(LL) in der cytosolischen Domäne von m06
wird für die Umleitung der MHC-Komplexe verantwortlich gemacht[15].
Recycling und Abbau
An der Zelloberfläche angelangt sind MHCKlasse-I-Moleküle noch nicht vor viralen Angriffen geschützt. Das Kaposi-Sarkom-assoziierte Herpesvirus (KSHV/Herpesvirus 8)
kodiert zwei verwandte integrale Membranproteine (K3 und K5), die wahrscheinlich im ER lokalisiert sind und dort zu einer
Ubiquitinylierung von MHC-Klasse-I führen. Sobald diese MHC-Moleküle die Plasmamembran erreichen, werden sie internalisiert und anschließend in Endosomen
durch saure Proteasen abgebaut[13]. Das
KSHV ist die infektiöse Ursache des Kaposi-Sarkoms (KS), eines aus Endothelzellen
abgeleiteten vaskulären Tumors. KS findet
sich häufig bei AIDS-Patienten und ist mittlerweile die mit Abstand häufigste Tumorform in Afrika.
Das humane Immundefizienz-Virus
(HIV-1) kodiert für mehrere Proteine, die
mit dem MHC-Klasse-I-Weg interagieren.
Als Beispiel soll hier das Nef-Protein vorgestellt werden, das mittels eines Myristin-Ankers an die Membran gebunden ist. Nef ist
ein wichtiger multifunktioneller Virulenzfaktor des HIV. Unter anderem führt Nef zur
Internalisierung von MHC-Komplexen von
der Zelloberfläche in Endosomen/TGN (siehe Abb. 3). Das Nef-Protein interagiert mit
dem Adapterkomplex (AP-1), der eine wichtige Rolle beim vesikulären Transport zwischen endocytotischen Kompartimenten
spielt. Für diese Funktion scheint Nef an Li-
pid-Mikrodomänen gebunden zu sein. In
nicht infizierten Zellen ist die Internalisierung von MHC-I-Molekülen wichtig für deren Recycling, dessen biologische Rolle noch
nicht völlig geklärt ist[18].
Camouflagen und Attrappen
Werden keine MHC-Komplexe auf der Zelloberfläche präsentiert, wird die virusinfizierte Zelle für cytotoxische T-Zellen unsichtbar. Dies ist für das Virus jedoch nicht
ohne Risiko, da Natürliche Killerzellen (NK)
gerade solche Zellen erkennen und zerstören, die keine MHC-I-Komplexe präsentieren. Daher kodieren sowohl das murine als
auch das humane Cytomegalievirus MHCKlasse-I-Homologe als Attrappen für NKs
(siehe Abb. 3). Das UL18-Protein vom
HCMV zeigt eine hohe Sequenzhomologie
(25 %) zur extrazellulären Domäne von
MHC-Klasse-I-Molekülen. Bei UL18 bildet
einen Komplex mit β2-Mikroglobulin (β2m)
und endogenen Peptiden. Interessanterweise ist UL18 gegen die Inhibitoren der
Antigen-Prozessierung, wie US2, US3, US6
und US11, resistent. Das homologe Protein
des MCMV (m144) ist im Gegensatz zu
UL18 nicht in der Lage, Peptide zu binden,
wird jedoch, analog zu MHC-Klasse-I-Molekülen, von NK erkannt (zur Übersicht:[11]).
Quo vadis?
Es ist zu erwarten, dass im Zeitalter postgenomischer Forschung verschiedene „Genomics“ - und „Proteomics“-Ansätze die Identifizierung neuer viraler Faktoren beschleunigen werden. So bietet es sich beispiels-
weise an, Schlüsselkomponenten der Antigen-Prozessierungsmaschinerie mit so genannten „Tandem-Affinitäts-tags“ zu markieren. Im zellulären Kontext können so entsprechende Protein(komplex)e in verschiedenen Stadien der Virusinfektion effizient
isoliert und innerhalb eines Proteomics-Ansatzes identifiziert werden[14]. Weitere Entwicklungen sind in genetischen Protein-Protein-Interaktionsanalysen zu erwarten. Eine
besondere Herausforderung liegt jedoch darin, dass viele der an der Antigen-Prozessierungsmaschinerie beteiligten Protein-Netzwerke und dynamischen Protein-Assemblierungen an Membranen oder zelluläre
Kompartimente gebunden sind. Hefe-TwoHybrid-Interaktionsscreens sind daher wenig geeignet. Genetische Selektion über
Split-Komplementationsansätze wären hier
Erfolg versprechend. Dabei werden die
nichtfunktionalen Hälften des jeweiligen
Proteins/Enzyms (z.B. Ubiquitin, β-Lactamase oder autofluoreszierendes Protein) an
mögliche Wechselwirkungspartner fusioniert. Bei einer positiven Interaktion wird
die Proteinfunktion wiederhergestellt und
kann mit Hilfe geeigneter Substrate/Fluoreszenz quantifiziert werden. Die ProteinProtein-Interaktion kann hierbei auch in lebenden Zellen verfolgt werden. Diese Methoden ermöglichen Aussagen darüber, mit
welchen viralen Faktoren Schlüsselkomponenten des zellulären Immunsystems interagieren.
Mit der Entwicklung eines adaptiven
Immunsystems in Vertebraten vor etwa
500 Millionen Jahren mussten pathogene
Mikroorganismen ausgeklügelte Strategien
entwickeln, diesem zu entkommen. Während wir gerade erst beginnen, wichtige Abläufe in der Zelle zu verstehen, waren Viren
unter dem evolutiven Druck des adaptiven
Immunsystems über Millionen Jahre gezwungen, sich eingehend mit den zellulären
Prozessen auseinanderzusetzen. Daher stellen virale Faktoren wichtige Werkzeuge bei
der Aufklärung der Biogenese der Zelle sowie der Struktur und der molekularen Mechanismen beteiligter zellulärer Proteinkomplexe dar. Die innige Virus-Wirts-Beziehung lässt einen spannenden Dialog zwischen Zellbiologie, Biochemie, Virologie,
Immunologie und Strukturbiologie erwarten.
Danksagung
Wir möchten den jetzigen und früheren Mitarbeitern unserer Arbeitsgruppe danken. Zudem gilt unser Dank den stimulierenden Kooperationen mit verschiedenen Arbeitsgruppen im In- und Ausland. Die Arbeiten
wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, der Volkwagenstiftung und dem
BIOspektrum · 2/05 · 11. Jahrgang
Überblick
161
Fonds der Chemischen Industrie finanziell
unterstützt.
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Sandra Loch
25, Studium der Biologie an der Universität
Mainz von 1998 bis
2003, wo sie ihre Diplomarbeit bei Prof. Dr.
Fahrenholz anfertigte.
Dort untersuchte sie
mittels der RNAi-Technologie die Rolle verschiedener potenzieller
Sekretasen bei der Alzheimer Krankheit. Seit
10/2003 führt sie ihre
Promotion am Institut
für Biochemie der Universität Frankfurt am
Main bei Prof. Tampé
durch. Ihre Interessen
liegen in den Bereichen
der molekularen Immunologie und Virologie.
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Robert Tampé
43, Studium der Chemie
an der TU Darmstadt,
1989 Promotion im
Fachgebiet Biochemie/
Biophysik am Institut
für Biochemie der TH
Darmstadt. Im Anschluss forschte er an
der Stanford University
an der Struktur und
Funktion von MHCKomplexen. Ab 1992
leitete er eine Nachwuchsgruppe am MaxPlanck-Institut für Biochemie in Martinsried
und betreute gleichzeitig eine Forschungsgruppe am Institut für
Biophysik der TU München, wo er sich 1996 in
Biochemie habilitierte.
Anschließend wurde er
Heisenberg-Stipendiat
der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
1997 erhielt er den Ruf
auf die C4-Professur
des Instituts für Physiologische Chemie (Medizin) an der PhilippsUniversität Marburg.
Seit 2001 leitet er das
Institut für Biochemie
am Biozentrum der Johann-Wolfgang-GoetheUniversität Frankfurt. Er
ist Sprecher des 2003
gegründeten SFB 628:
„Functional Membrane
Proteomics – From
Membrane Transporters
to Dynamic Assemblies
and Networks“. Seine
Forschungsinteressen
gelten in der zellulären
Biochemie, molekularen
Zellbiologie und Immunologie.
BIOspektrum · 2/05 · 11. Jahrgang
[20] Bauer, D., and Tampé, R. (2002): Herpes viral
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Die Literaturliste ist eine kleine Auswahl,
die aus aktuellen Arbeiten der vergangenen
Jahre und Übersichtsartikeln zusammengesetzt ist. Eine ausführliche Liste kann bei
den Autoren angefordert werden.
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. Robert Tampé
Biozentrum der Goethe-Universität Frankfurt
Institut für Biochemie
Marie-Curie-Str. 9
D-60439 Frankfurt/M.
Tel.: 069-798.29475
Fax: 069-798-29495
tampe@em.uni-frankfurt.de
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