"Optimale" Anpassung von HIV-1 an den menschlichen Wirt …

Eine neue Studie erklärt möglicherweise, warum nur eine von mehreren unabhängigen Übertragungen von Affenimmundefizienzviren (engl. SIV, simian immunodeficiency viruses) aus Schimpansen auf den Menschen zur weltweiten AIDS-Pandemie führte.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Professor Frank Kirchhoff (Universität Ulm) konnte zeigen, dass lediglich die HIV-1 Gruppe M (major), welche weltweit für mehr als 90% aller Infektionen verantwortlich ist, ein voll funktionsfähiges Vpu-Protein im Menschen entwickelt hat.

Vpu-Proteine der nichtpandemischen HIV-1 Gruppe O (outlier) und der sehr seltenen Gruppe N (non-M, non-O) sind entweder nicht in der Lage einen antiviralen Faktor namens „Tetherin“ auszuschalten oder den Transport von CD4, dem primären Rezeptor der HI-Viren, zur Zelloberfläche zu verhindern. Die Studie wird morgen (Donnerstag, 19. November) in der Fachzeitschrift Cell Host & Microbe veröffentlicht.

Zum Schutz gegen retrovirale Infektionen produzieren menschliche Zellen sogenannte Restriktionsfaktoren, welche die effektive Virusvermehrung blockieren. Einer dieser antiviralen Faktoren wurde erst letztes Jahr von amerikanischen Forschern entdeckt und als „Tetherin“ bezeichnet, weil er neu produzierte Viruspartikel an der Zelloberfläche „festhält“ (engl. to tether = festbinden) und dadurch deren weitere Ausbreitung verhindert.

Allerdings hat HIV-1 M, der Haupterreger von AIDS, ein bestimmtes Eiweiß (das Vpu-Protein) entwickelt, welches in der Lage ist Tetherin auszuschalten. Eine zweite Funktion des HIV-1 M Vpu-Proteins ist es, den primären Rezeptor der Immundefizienzviren, CD4, von der Zelloberfläche fernzuhalten um so zu verhindern, dass freigesetzte Viruspartikel direkt an die bereits infizierte Zelle zurückbinden. Vpu erhöht somit auf zweifache Weise die Effizienz der Virusfreisetzung.

Die Forscher untersuchten, ob auch die Vpu-Proteine von SIVcpz aus Schimpansen (dem direkten Vorläufer von HIV-1) diese Funktionen ausüben können. Überraschenderweise fanden sie, dass SIVcpz nicht Vpu sondern ein anderes virales Eiweiß, das Nef-Protein, benutzt um Schimpansen-Tetherin auszuschalten. Die Tetherin-Variante, die man im Menschen findet, ist allerdings resistent gegen Nef, weil ihr in dem Bereich der sonst mit Nef interagiert fünf Aminosäuren fehlen. „Direkt nach der Übertragung von SIVcpz auf den Menschen war das Virus somit nicht in der Lage Tetherin auszuschalten“ erläutert Professor Kirchhoff. „Da menschliches Tetherin gegen Nef resistent ist, war HIV-1 gezwungen zu Vpu zu wechseln um diesen antiviralen Faktor zu eliminieren“. Lediglich dem Haupterreger von AIDS, HIV-1 M, gelang dies perfekt. Die Vpu- und Nef-Proteine der nicht pandemischen HIV-1 Gruppe O sind nicht in der Lage Tetherin zu antagonisieren. Die Vpu-Proteine der sehr seltenen Gruppe N Viren haben zwar während der Anpassung an den Menschen anti-Tetherin-Aktivität erworben, jedoch dabei die Fähigkeit eingebüßt, den Transport des CD4 Rezeptors zur Zelloberfläche zu blockieren.

Die Ergebnisse zeigen, dass es nur HIV-1 M gelungen ist, sich nach der Übertragung vom Schimpansen auf den Menschen optimal an den neuen Wirt anzupassen. Dies könnte ein wichtiger Grund dafür sein, warum nur eine von mehreren unabhängigen Übertragungen für den Großteil der AIDS-Pandemie verantwortlich ist. Die Forscher hoffen, dass diese neuen Ergebnisse dazu beitragen werden, neue Wege zu finden, die Ausbreitung der AIDS-Viren zu verhindern.

Verantwortlich: Prof. Dr. Frank Kirchhoff

Sauter et al.: „Tetherin-driven adaptation of Nef and Vpu function and the evolution of pandemic and non-pandemic HIV-1 strains“. Cell Host & Microbe http://www.cell.com/cell-host-microbe/home

Kontakt Autor: Frank Kirchhoff, frank.kirchhoff@uniklinik-ulm.de; Universität Ulm, 0731/500-65109

Kontakt Pressestelle Ulm:
Willi Baur, Universität Ulm,
0731 50 22020; willi.baur@uni-ulm.de