PORTFOLIO

Das Chemokin RANTES hat bei der HIV-Infektion verschiedene Effekte. Das Projekt will die durch RANTES induzierten Signale studieren und bestimmen, welche Komponenten beinflusst werden und wie sich dies auf den HIV Infektionsprozess auswirkt. Bei Erfolg können wertvolle Informationen über die frühen Stadien des HIV-Infektionsprozesses gewonnen werden. Diese Kenntnisse könnten zur Entwicklung und Verbesserung von Strategien zur Therapie von HIV dienen. Fernziel ist eine Verbesserung der Abwehrstrategien und Therapien.

Mit der Unterstützung einer Nachwuchswissenschaftlerin und ihres erstklassigen, originellen und relevanten Projektes leistet die Gebert Rüf Stiftung einen Beitrag zur AIDS-Forschung in der Schweiz.

Charakterisierung der von RANTES induzierten Signalwege
Während der letzten zwei Jahre haben wir uns auf die Charakterisierung der von dem Chemokin RANTES aktivierten Signalwege konzentriert. Wir konnten zeigen, dass RANTES eine rasche Tyrosine-Phosphorylierung einer Anzahl von Proteinen in der Zielzelle induziert. Wir fanden weiter, dass mehrere Kinasen der Src-Familie (Fyn, Hck, Src), die Focal Adhesion Kinase p125 FAK und die p44/42 Mitogen-aktivierten Protein Kinasen (MAPK) aktiviert werden. Diese Aktivierung erfolgte unabhängig von bekannten RANTES Rezeptoren benötigt aber die Expression von Glykosaminoglykanen an der Zelloberfläche. Wir konnten weiters aufzeigen, dass die durch RANTES induzierte Aktivierung der MAPK eine infektions-verstärkende Wirkung auf die HIV-1 Infektion ausübt.
Resultate
- RANTES aktiviert einen MAPK Signalweg. Die Stärke der Aktivierung ist konzentrationsabhängig.
- Aktivierung des Signalweges ist abhängig von der Interaktion von RANTES mit Glykosaminoglykanen an der Zelloberfläche.
- Aktivierung des Signalweges ist unabhängig von Chemokinrezeptoren.
- Aktivierung des Signalweges wirkt HIV Infektionssteigernd.
Dieser Teil der Studien ist abgeschlossen und wurde bereits publiziert (Chang et al. Journal of Virology 2001).

Identifizierung der Zelloberflächendeterminanten, die in der Transmission der durch RANTES induzierten Signale involviert sind
Ziel dieser Studien ist es, zu definieren welche extrazellulären Moleküle an der Interaktion mit RANTES beteiligt sind. Proteoglykane sind Proteine, die über kovalent gebundene Glykosaminoglykanseitenketten verfügen. Da RANTES an solche Glykosaminoglykanseitenketten binden muss, um die von uns aufgezeigten Signalwege zu aktivieren, haben wir hier untersucht, ob spezifische Proteoglykane an der Bindung und Signalvermittlung von RNATES beteiligt sind. Wir konnten zeigen, dass RANTES über Glykosaminoglykanseitenketten an die Proteoglykanen CD44 und CD138/syndecan-1 bindet. Diese Bindung involviert aber nicht das Kernprotein selbst. Wir fanden weiter, dass die Bindung von RANTES an CD44 eine Aktivierung dieses Proteins bewirkt und weiters zur Assoziierung von CD44 mit src-Kinasen, p125 FAK und Aktivierung der p44/p42 MAPK führt. Spezifische Deletion von CD44 durch RNAi führte zu einer Unterdrückung der Aktivierungssignale. Weiters konnten wir aufzeigen, dass die HIV infektionsverstärkende Wirkung von RANTES durch Signale hervorgerufen werden, die durch eine Wechselwirkung mit CD44 entstehen.
Resultate
- RANTES interagiert mit den ProteoglykanenCD44 and CD138 via Glykosaminoglykane
- Diese Interaktion induziert eine Aktivierung von CD44
- RANTES induziert eine Assoziierung von CD44 mit Src-kinasen und dem MAPK Signalweg
- Knockdown von CD44 resultiert in einer verminderten MAPK Aktivierung und einer verminderten Infektionsverstärkung durch RANTES.
Dieser Teil der Studien ist abgeschlossen und wurde publiziert (Roscic-Mrkic et al).

Entwicklung eines verbesserten in vitro Infecktionsprotokolls für Viren aus Plasma
Ziel dieser Studien war es, ein in vitro Infektionsprotokoll zu entwickeln, das die Isolierung von Virus aus Patientenplasma ermöglicht.
Unsere vorangegangenen Studien haben gezeigt, dass Interaktionen des Virus mit der Wirtszelle nicht nur die viralen Rezeptoren, sondern auch andere Zellmoleküle wie etwa Glykosaminoglykane involviert. Wir haben gezeigt, dass RANTES durch die Interaktion mit Glykosaminoglykanen Viren an die Wirtszelle heranbringen und so die Infektiösität steigern kann. Wir haben uns hier den Wirkmechanismus zu Nutze gemacht und Viren durch Behandlung mit der positiv geladenen Substanz Polybrene behandelt. Dadurch werden Glycosaminoglykane auf Virus und Wirtszelle quervernetzt und die Infektiösität gesteigert.
Resultate
- Poybrene vernetzt negativ geladenen Oberflächenmoleküle auf Wirtszelle und Virus (zB Proteoglykane) und erhöht so Infektiösitaät von HIV in vitro.
- R5 und X4 HIV Isolate können so erfolgreich isoliert werden.
- Die neue Methode gibt 2-3 logs höhere Infektiösität als herkömmliche Methoden.
- Diese Methode ermöglicht erfolgreiche Isolierung und Quantifizierung von HIV aus Patientenplasma.
Dieser Teil der Studien ist abgeschlossen. Eine Publikation ist in Druck (Rusert et al).

Chang T, Gordon CJ, Roscic-Mrkic B, Power C, Proudfoot AEI, Moore JPM,Trkola A. Interaction of the CC-chemokine RANTES with glycosaminoglycans activates a p44/p42 mitogen-activated protein kinase-dependent signaling pathway and enhances human immunodeficiency virus type 1 infectivity. J Virol. 2002;76:2245-2254
Roscic-Mrkic B, Fischer M, Manrique A, Gordon CJ, Leemann C, Moore JP, Proudfoot AEI and Trkola A. The chemokine RANTES/CCL5 utilizes the proteoglycan CD44 as an auxiliary receptor to mediate cellular activation signals and HIV-1 enhancement. Blood 2003; 102 (4): 1169-1177.
Rusert P, Fischer M, Leemann C, Kuster H., Flepp M, Weber R, Gunthard H, Trkola A. Quantification of infectious HIV-1 plasma viral load using a boosted in vitro infection protocol. Virology. In press.

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