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Nukleare Landschaft der HIV-1-Integration in Mikroglia: – unerkundete HIV-1-Reservoirs

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Antragsteller

Dr. Carl Herrmann

Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg 
Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie (IPMB)  

www.hdsu.org

Dr. Marina Lusic, Ph.D.
Universitätsklinikum Heidelberg 
Department für Infektiologie 

Zusammenfassung

Die Einführung von kombinierten antiretroviralen Therapien (cART) hat entscheidend zur Verbesserung der Versorgung von HIV-1 infizierten Patienten beigetragen, sowie zu einer Verbesserung der Lebenserwartung und Gesundheit dieser Patienten. Obwohl die Viruslast anhand dieser Therapien erfolgreich kontrolliert werden kann verbleiben Viren, die im Genom des Wirtes integriert sind, als inaktive Viren, die jedoch weiterhin die Fähigkeit zur replikation besitzen. Dadurch bilden sie langzeit-Reservoirs, die in verschiedenen Geweben zu finden sind. Solche inaktiven viralen Reservoirs finden sich z.B. in T-Zellen, Makrophagen und Mikroglia im Gehirn, und können nicht durch derzeit verfügbaren Therapien eliminiert werden, was eine vollständige Genesung unmöglich macht. Die Stellen im Genom, in denen sich das Virus integriert hat, haben eine direkte Auswirkung auf dessen Funktion. Unsere bisherigen Arbeiten in T-Zellen, die die Hauptquelle von latenten Viren sind, haben den Zusammenhang zwischen 3D-Organization des Chromatins und die Wahrscheinlichkeit einer Integration des Virus untersucht. Wir haben gezeigt, dass diese Stellen nicht zufällig sind, sondern vor allem in peripheren Regionen des Chromatins liegen, in denen sich offene Stellen in der Nähe der Kernporen befinden. Vor kurzem haben wir auch gezeigt, dass Viren sich vor allem in der Nähe von zellspezifischen Genen integrieren, die mit Super-Enhancern assoziiert sind. Mehrere Studien haben das Prinzip beschrieben, wonach in Mikroglia das Virus über das Chromatin transkriptionell zum Stillstand gebracht wird. Jedoch ist bisher wenig über die Integrationsstellen des Virus im Genom in solchen Zellen bekannt. In diesem Projekt wollen wir dieser Frage nachgehen und sowohl die Integrationsstellen im Genom als auch die Mechanismen der Stilllegung der integrierten Viren durch genomische Ansätze untersuchen. Unter anderem wollen wir untersuchen, welche Eigenschaften der DNA zur Integration und Stilllegung beitragen. Wir werden die Integrationsstellen des Virus in Mikroglia bestimmen, ChromatinSignaturen definieren, und Kontaktstellen des integrierten Virus mit weiteren genomischen Regionen bestimmen. Die Gruppe von Marina Lusic wird die zellbiologischen und genomischen Experimente durchführen, und die Gruppe von Carl Herrmann wird durch Analyse dieser komplexen Daten zur Erstellung eines gesamt-genomischen Bildes der HIV-1 Integrationsmuster in Mikroglia beitragen. Wir werden auch zusammen mit weiteren teilnehmenden Gruppen dieses SPP arbeiten, und werden in direktem Kontakt mit Vassilis Roukos (IMB Mainz) und Irina Solovei (LMU Munich) sein, um über bildgebende Verfahren die Integrationsstellen mithilfe von Fluoreszenz in-situ Hybridisierung (FISH) und hochdurchsatz Mikroskopie zu identifizieren.