CHS Nachwuchsgruppe Noroviren

Dr. Grant Hansman

Schematische Darstellung eines Norovirus
© dkfz.de

Noroviren sind weltweit die häufigste Ursache von akuten Gastroenteritis-Ausbrüchen. Impfstoffe oder antivirale Medikamente gegen humane Noroviren stehen derzeit nicht zur Verfügung. Eine Schutzwirkung vor neuerlicher Infektion ist ungewiss und nicht selten treten Reinfektionen mit genetisch ähnlichen Norovirus-Stämmen auf. Ziel unserer Nachwuchsgruppe ist es, zu einem besseren Verständnis der molekularen Grundlagen der Antigenität des Noroviruskapsids, seiner Flexibilität und der Interaktionen mit Rezeptoren und Bindungsfaktoren zu gelangen. Wir hoffen, dadurch neuartige antivirale Mittel gegen humane Noroviren entwickeln zu können.

Ziel 1: Interaktionen zwischen Noroviren und Rezeptoren
Die humanen Histo-Blutgruppenantigene (HBGAs) wurden als potenzielle Kofaktoren für Noroviren identifiziert. Bei den HBGAs handelt es sich um komplexe Kohlenhydrate, die mit Proteinen oder Lipiden auf der Oberfläche von Epithelzellen und anderen Körperzellen verknüpft sind oder auch als freie Antigene vorkommen. Es wurden mindestens neun verschiedene HBGAs beschrieben, die an Noroviren binden können. Noroviren binden an der äußeren Oberfläche des Kapsids an HBGAs. Die Interaktion wird von hydrophoben wie auch hydrophilen Wechselwirkungen koordiniert, wobei sich die Bindung zwischen den genetisch vielfältigen Norovirusstämmen unterscheidet. Unsere Gruppe erforscht mittels Röntgenkristallographie die verschiedenen Interaktionen der Noroviren mit bestimmten HBGAs.

Ziel 2: Entwicklung von Medikamenten gegen Noroviren
Vor kurzem haben wir die Interaktion von Citrat mit Noroviren mithilfe der Röntgenkristallographie und der Saturation Transfer Difference (STD) NMR-Spektroskopie charakterisiert. Wir zeigten, dass die Bindung von Citrat an das Kapsid über eine Reihe von Interaktionsstellen vermittelt wird, die auch an der Erkennung der terminalen HBGA-Fucose durch das Kapsid beteiligt sind. Dieser Zucker vermittelt die wichtigste konservierte Wechselwirkung von HBGA mit Gruppe II-Noroviren. Obwohl Citrat eine relativ geringe Affinität zur P-Domäne hat, kann es die Bindung von löslichem HBGA an Kapside kompetitiv hemmen. Unsere Gruppe sucht momentan mit einer Kombination aus Röntgenkristallographie, Biacore-Technologie und Zellkultur geeignete Wirkstoffkandidaten, die an Noroviren binden und die Zellanheftung der Noroviren blockieren.

Ziel 3: Anpassungsfähigkeit des Noroviruskapsids und Antikörperbindung
Vor kurzem haben wir mittels Kryo-Elektronenmikroskopie (EM) die Struktur eines virusähnlichen Partikels (virus-like particle, VLP) des humanen Norovirus bestimmt. Wir konnten zeigen, dass die „P“- (protruding) Domäne ungefähr 15 Å über die „S“- (shell) Domäne herausragt. Die exponierten Regionen an der Untereite der P-Domäne ermöglichen die Bindung von monoklonalen Antikörpern an verdeckten Stellen auf den VLPs. Ein interessanter Befund war, dass das VLP der humanen Genogruppe einem infektiösen murinen Norovirus-Partikel ähnlicher war als dem des prototypischen humanen Norovirus-VLP, bei dem die P-Domäne auf der S-Domäne aufliegt. Wir untersuchen derzeit andere Norovirus-VLPs mit Hilfe einer Kombination aus Röntgenkristallographie und Kryo-EM, um Angriffspunkte zu identifizieren, die Bedeutung der flexiben P-Domäne aufzuklären und die Antigenität bestimmter Regionen zu verstehen.

Ziel 4: Entwicklung eines neuen „Reverse Genetic“-Systems für humane Noroviren
Humane Noroviren lassen sich im Labor nicht kultivieren. Mit Methoden der reversen Genetik können aber VLPs erzeugt werden, die vermutlich infektiös sind. Unsere Gruppe plant, die bereits entwickelten Methoden der reversen Genetik zu optimieren und mit Hilfe dieses Systems die Bildung von Viruspartikeln sowie den Viruseintritt mittels verschiedener Methoden zu charakterisieren.

Weiterführende Informationen sind zur Zeit nur in Englisch verfügbar.

Kontakt

Dr. Grant Hansman
Noroviren (F150)

CHS Nachwuchsgruppe am CellNetworks Cluster der Universität und am DKFZ
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 242
69120 Heidelberg

Tel: +49 6221 42-1520
E-Mail: g.hansman@dkfz.de

Ausgewählte Publikationen

  • Koromyslova A.D. & Hansman G. (2015). Nanobody binding to a conserved epitope promotes norovirus particle disassembly. J Virol, 89(5), 2718-2730.
  • Leuthold M.M. et al. (2015). Structural analysis of a rabbit hemorrhagic disease virus binding to histo-blood group antigens. J Virol, 89(4), 2378-2387.
  • Singh B.K. et al. (2015). Human noroviruses' fondness for histo-blood group antigens. J Virol, 89(4), 2024-2040.
  • Singh B.K. et al. (2015). Structural analysis of a feline norovirus protruding domain. Virology, 474, 181-185.
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