Das humane Cytomegalovirus (HCMV) repliziert sein DNA-Genom in spezialisierten Replikationskompartimenten, deren genaue Entstehung bisher unklar war. Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Experimentelle Virologie (HPI) und des Zentrums für Strukturelle Systembiologie (CSSB) hat nun gezeigt, dass die Bildung von phasengetrennten Kompartimenten um virale Genome notwendig ist, um die virale DNA-Polymerase zu rekrutieren. Um diese phasengetrennten Kompartimente zu bilden, verwendet HCMV seine UL112-113-Proteine. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Zellberichte.
HCMV ist eine der Hauptursachen für Krankheit und Mortalität bei immungeschwächten Transplantationspatienten und die häufigste Ursache für angeborene Infektionen weltweit.
Bei einer HCMV-Infektion repliziert 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 des Replikationskompartiments bleibt jedoch unbekannt.
In der jetzt veröffentlichten Studie in Zellberichtenutzte das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Wolfram Brune (HPI) und Professor Jens B. Bosse (MHH, CSSB, HPI) Live-Cell-Imaging und Photooligomerisierungsmethoden, um zu zeigen, dass die HCMV-Proteine UL112-113 flüssig-flüssig werden Phasentrennung, die die Bildung von Replikationskompartimenten im Zellkern unterstützt. Diese phasengetrennten Präreplikationskompartimente sind notwendig, um virale DNA-Polymerase für die virale Genomreplikation zu rekrutieren.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Phasentrennung entscheidend für die Bildung von Präreplikationskompartimenten und die virale DNA-Replikation ist. In diesem Zusammenhang erfüllen die UL112-113-Proteine eine wesentliche Funktion, indem sie eine replikationsfördernde Umgebung um virale Genome schaffen“, erklärt Professor Wolfram Brune, Leiter der HPI-Forschungsabteilung Virus-Wirt-Interaktion.
„Die Phasentrennung durch die UL112-113-Proteine ist nicht nur wichtig für die räumliche Organisation von HCMV-Präreplikationskompartimenten, sondern auch essentiell für die Rekrutierung von Proteinen für die virale DNA-Replikation“, so Professor Jens B. Bosse, Leiter des HPI-assoziierten Gruppe Quantitative Virologie, kommentiert die Ergebnisse.
Enrico Caragliano et al, Humanes Cytomegalovirus bildet phasengetrennte Kompartimente an viralen Genomen, um die virale Replikation zu erleichtern, Zellberichte (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110469
Zur Verfügung gestellt vom Heinrich-Pette-Institut