Der Einfluss zellulärer Interaktoren des E2-Proteins von Hochrisiko-HPV auf den viralen Lebenszyklus

Abstract

Hochrisikotypen von humanen Papillomviren (HPV), allen voran HPV16, sind für die Entstehung von Krebserkrankungen im Anogenital- und Oropharynxbereich verantwortlich. HPV haben ihren Lebenszyklus an den Differenzierungszustand der infizierten Zellen angepasst. Der späte HPV-Promotor, im Falle von HPV16 P670 genannt, wird bei der Differenzierung stark induziert und steuert die Expression der viralen Kapsidproteine, die für die Produktion infektiöser Virionen erforderlich sind. Gegenwärtig werden differenzierungsregulierte Transkriptions- und Elongationsfaktoren des Wirts mit der Induktion des späten Promotors in Verbindung gebracht, nicht jedoch von HPV kodierte Transkriptionsfaktoren. Das HPV E2-Protein aktiviert die Transkription überwiegend durch die Interaktion mit dem zellulären BRD4-Protein. Mithilfe eines Biotin-Proximity-Ligations-Screens sollten neue potentielle Interaktionspartner von E2 untersucht werden, dabei wurden die Wirtszellproteine Fam133B und ZC3H4 als mögliche neue Interaktoren von HPV16 E2 identifiziert. Fam133B ist bisher weitgehend uncharakterisiert und daher ist über dessen Funktion nur wenig bekannt. ZC3H4 ist Teil eines Transkriptionsterminations-Kontrollpunkts für zelluläre lange nicht-kodierende RNAs und deren anschließenden Abbau, wurde aber bisher nicht mit der viralen Genexpression in Verbindung gebracht. Die Daten zeigen überraschenderweise, dass E2 spezifisch den späten Promotor P670 aktiviert und Fam133B, sowie ZC3H4 diese Aktivierung modulieren. Fam133B scheint dabei in undifferenzierten Zellen eine positive Wirkung auf die Transaktivierung zu haben, wobei dies keine wichtige Rolle mehr zu spielen scheint, nachdem die Zelle in die terminale Differenzierung eintritt. ZC3H4 bindet in vivo an HPV16-Chromatin und ko-lokalisiert mit E2 in viralen Replikationsfoci, was darauf hindeutet, dass ZC3H4 direkt auf die virale Genexpression oder Replikation wirkt. Die ZC3H4-Proteinkonzentration wird durch Differenzierung induziert, und ein Knockdown von ZC3H4 in differenzierten HPV16-positiven Zellen reduziert spezifisch die von P670 abgeleiteten Transkripte. Darüber hinaus gab es, im Gegensatz zum Wildtyp, keine Unterschiede in der Transkriptmenge der späten viralen Gene nach Knockdown von ZC3H4 in einer HPV31-Mutante mit BRD4-bindungsdefizientem E2 (E2:IL73). Dem folgend zeigte die RNA-Sequenzierung mit differenzierten HPV31-Zelllinien eine deutlich höhere Transkription des späten L1-Gens im Wildtyp, als die E2:IL73-Mutante. Die Aktivierung des späten viralen Promotors scheint durch verschiedene Proteine komplex reguliert zu werden. So ist die Rekrutierung von BRD4 durch E2 von Bedeutung. Zusätzlich unterstützt ZC3H4, welches durch Differenzierung induziert wird, die Aktivität von P670. Im Gegensatz dazu erweisen sich BRD4S und Fam133B als Inhibitoren der differenzierungsabhängigen Aktivierung des späten viralen Promotors.