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Eine gemeinschaftliche Studie, die von Forschern der Kansas State University durchgeführt wurde, hat einen neuen Genexpressionsmechanismus des PRRS-Virus- einem wichtigen Erreger beim Schwein- nachgewiesen. Durch das Virus entstehen der US-amerikanischen Schweineindustrie jährlich Kosten von 600 Millionen Dollar. Diese Entdeckung eröffnet den Wissenschaftlern die Möglichkeit, neue Bekämpfungs- und Präventionsstrategien zu erarbeiten.
Die Studie, welche die die einzigartigen Genexpressionsmechanismen des PRRSV erforscht, steht unter der Leitung von Ying Fang, Ph.D, Professorin für diagnostische Medizin und Pathobiologie der Kansas State Universität. Sie und weitere Wissenschaftler wiesen erstmalig ein Protein( nsp2TF) nach, das durch neuartige ribosomale Rasterverschiebungssignale generiert wird. Weitere beteiligte Wissenschaftler waren unter anderem europäische Forscher wie Eric Snijder und sein Team vom medizinischem Zentrum der Universität von Leiden in den Niederlanden und Andrew Firth sowie Ian Brierley samt Team von der Universität von Cambridge.
Die programmierte ribosomale Rasterverschiebung(-1PRF) ist ein Translationsmechanismus, der die Expression zweier Polypeptide aus einer einzelnen mRNA ermöglicht. Üblicherweise interagiert das Ribosom hierbei mit einer Sekundärstruktur der mRNA, die die -1-Rasterverschiebung über eine homopolymerische slippery sequence fördert. Kürzlich wurde durch Fang et al. ein ungewöhnliches -2-Rasterverschiebungssignal beschrieben, das die Expression eines 2TF -"transframe"-Proteins (nsp2TF) des PRRSV von einem alternativen "reading frame" regelt und das virale Replikase-Gen überlappt. Ungewöhnlich hierbei ist, dass dem Arterivirus-PRF-Signal eine sekundäre RNA-Struktur fehlt. Allerdings kann auch hier die -1PRF zu einer dritten, verkürzten nsp2-Variante, genannt "nsp2N", führen. Bemerkenswert ist, dass sowohl -2 als auch -1PRF durch einen Proteinfaktor, genauer gesagt eine PRRS Replikase-Untereinheit (nsp1β), transaktiviert werden. Fang et al. konnten eine hochkonservierte, vermutlich RNA-bindendes Motiv nachweisen, das in der Papain-ähnlichen Autoproteinasedomain von nsp1β eingebettet liegt und entscheidend für die PRF-Transaktivierung ist. Die kleinste für die PRF notwendige RNA-Sequenz wurde in einer 34-nt-Region gemappt, die auch die slippery sequence und ein nachgelagertes, konserviertes CCANCUCC-Motiv enthält. In pull-down-Assays konnte die Interaktion von nsp1β und dem PRF-Signal nachgewiesen werden.
Diese Studie konnte erstmalig nachweisen, dass ein Protein als Transaktivator für eine ribosomale Rasterverschiebung fungieren kann. Diese Rasterverschiebungsdeterminanten können als potentielle Ziele zur Bekämpfung und Kontrolle von Arterivirus-assoziierten Erkrankungen dienen. Darüber hinaus könnte die proteininduzierte Transaktivierung der Rasterverschiebung ein weitverbreiteter, bislang unbekannter viraler Mechanismus zur Regulierung der Genexpression und/oder der Modulation von Translationsvorgängen in der Wirtszelle während einer Infektion sein.
Yanhua Li, Emmely E. Treffers, Sawsan Napthine, Ali Tas, Longchao Zhu, Zhi Sun, Susanne Bell, Brian L. Mark, Peter A. van Veelen, Martijn J. van Hemert, Andrew E. Firth, Ian Brierley, Eric J. Snijder and Ying Fang.Transactivation of programmed ribosomal frameshifting by a viral protein. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. doi: 10.1073/pnas.1321930111
