Die Fähigkeit des Humanen Immundefizienz Virus (HIV) in Zellen verschiedener Spezies zu replizieren ist häufig abhängig von der An- oder Abwesenheit interagierender oder einschränkender zellulärer Faktoren. Restriktionsfaktoren stellen einen Teil des Abwehrmechanismus des Wirts gegen Pathogene dar. Die Familie der humanen APOBEC3 (A3) Zytidin-Deaminasen ist Teil der intrinsischen Immunität und schützt höhere Säugetiere vor viralen Pathogenen. A3 Proteine tragen eine oder zwei Kopien eines Zytidin-Deaminase Motivs und können die retrovirale Replikation inhibieren, indem sie deren Genom während der reversen Transkription deaminieren. Diese Inhibition wird von HIV durch das Vif-Protein überwunden, welches den Abbau von A3s induziert und damit deren Verpackung in Virionen verhindert. Obwohl ein Mitglied dieser humanen Proteinfamilie, APOBEC3C (A3C), hoch in vielen menschlichem Geweben und in CD4+ T-Zellen exprimiert wird, kann A3C nur vif-defizientes SIV (SIVΔvif), nicht aber HIVΔvif inhibieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, 1.) die unterschiedlichen Resistenzmechanismen von HIV und SIV gegenüber A3C zu definieren, 2.) den Restriktionsmechanismus von A3C gegenüber SIV zu charakterisieren, und 3.) basierend auf einem Strukturmodel Aminosäurereste zu identifizieren, die relevant für die antivirale Aktivität von A3C sind. Mit der Hilfe eines dreidimensionalen Proteinmodels wurden Aminosäurereste prognostiziert und experimentell identifiziert, die in die Dimerisierung des Proteins oder dessen Verpackung in virale Partikel involviert sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dimerisierung von A3C notwendig für dessen antivirale Aktivität gegen SIV ist. Neben der Dimerisierung wird die antivirale Aktivität durch Verpackung in virale Partikel reguliert. Die Verpackung von A3C beruht auf einer Substratbindetasche, die distal des Zink-koordinierenden enzymatisch aktiven Zentrums liegt. Diese Bindetasche vermittelt die RNA-abhängige Verpackung des Proteins in das knospende Virus. Es konnte gezeigt werden, dass der Mechanismus der A3C-vermittelten Restriktion von SIVΔvif nicht die Deaminierung virale ssDNA ist. Die experimentelle Untersuchung alternativer Mechanismen zeigte, dass A3C weder virale RNA deaminiert, noch einen signifikanten inhibitorischen Effekt auf die reverse Transkription von SIV hat. Daher ist anzunehmen, dass A3C einen zusätzlichen, nicht bekannten Restriktionsmechanismus gegen SIV besitzt. Ergebnisse dieser Arbeit zeigen weiterhin, dass die Resistenz von HIV gegen A3C überwunden werden kann. Eine A3C vermittelte Restriktion von HIV wurde durch eine N- oder C-terminale Fusion des viralen Proteins R (Vpr) von HIV-1 an A3C erreicht. Interessanter Weise wurden beide Proteine, A3C und Vpr.3C, ins Virus verpackt und waren im gleichen viralen Kompartiment, dem viralen Core, zu finden. Diese Daten weisen darauf hin, dass ein von HIV zusätzlich zu vif kodierter Faktor der A3C Aktivität entgegenwirkt. Auf der Suche nach einem derartigen Faktor, konnte die virale Integrase als ein Kandidat identifiziert werden. Weitere Experimente sind notwendig, um die Interaktion von A3C mit HIV besser zu verstehen. Jedoch implizieren die Ergebnisse dieser Arbeiten, dass eine Steigerung der antiviralen Aktivität des ubiquitär exprimierten A3C die Replikation von HIV in Patienten eindämmen könnte und so einen neuen Behandlungsansatz ermöglicht. | German |