tRNA-Mimikry in Mengoviren: virale RNA-Elemente, welche die Glycyl-tRNA-Synthetase binden

Abstract

Picornaviren sind kleine RNA-Viren, welche aus einer positiven einzelsträngigen RNA bestehen. Diese (+)ssRNA codiert das gesamte virale Polyprotein. Der codierende Bereich des Polyproteins ist am 5´- und 3´-Ende von untranslatierten Regionen (UTRs) mit komplexer Sekundärstruktur flankiert. Die virale RNA ist am 5´-Ende anstatt mit einem Cap-Nukleotid mit einem viralen Protein (VPg) versehen, das 3´-Ende endet mit einem Poly(A)-Schwanz. Aufgrund der fehlenden 5´-Cap-Struktur wird die virale Translation über eine "internal ribosome entry site" (IRES) in der 5´-UTR initiiert. Der Zusammenbau des Ribosoms an der viralen RNA findet mithilfe von Teilen des humanen 48S-Inititationskomplexes, eukaryotischen Initiationsfaktoren (eIFs) und weiteren Proteinen, die an die virale IRES binden, statt. Diese IRES bindenden Proteine werden als IRES trans acting factors (ITAFs) bezeichnet. Zu den ITAFs gehören Proteine wie PTB, hnRNP K, UNRIP und PCBP 1 und 2. Auch für die Glycyl-tRNA Synthetase (GARS) konnte bereits eine Funktion als ITAF in Polioviren gezeigt werden. Hier bindet GARS an die Domäne V der 5´-UTR. Es erkennt die tRNA ähnliche Struktur der UTR und bindet an eine (einzelsträngige) 5´-CCA-3´ Sequenz eines Loops. Diese Bindung wird aber nicht nur in Enteroviren vermutet. Aufgrund der Bedingungen der Bindung von GARS an die virale RNA finden sich viele weitere theoretische GARS-Bindestellen (GBE) in den verschiedenen Picornaviren, so auch im Mengovirus (MV), einem Isolat des Encephalomyocarditis Virus (EMCV) aus der Gruppe der Cardioviren. Das Mengovirus stammt aus der Region Mengo in Uganda und infiziert in erster Linie Nager und nicht-humane Primaten, in welchen es dann eine schwere Myokarditis auslöst, aber auch der Mensch kann infiziert werden. In dieser Arbeit wurden die gefundenen GBEs in der MV 5´- und 3´-UTR untersucht. Hierfür wurden Reporter-RNAs mit Mutationen der beiden UTRs in HeLa Zellen transfiziert. Durch Optimierung der verwendeten Pull-Down-Methode konnte die Bindung von GARS an die MV RNA nachgewiesen werden. Mittels Massenspektrometrie wurde die Auswirkung der GARS-Bindung untersucht. Hierbei wurde beobachtet, dass durch die Bindung von GARS die Bindung einer Vielzahl weiterer Proteine gefördert wird. Diese Proteine gehören unter anderem zu den Translationis-Initiationsfaktoren, Elongationsfaktoren oder zu Teilen der ribosomalen Untereinheiten. Es konnte die Bindung von GARS an die virale RNA nachgewiesen werden, und die daraus folgende positive Wirkung wird in dieser Arbeit diskutiert.