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Struktur und Wechselwirkung von HIV-1 VpU und humanem CD4

CD4 ist ein 58 kDa transmembranes (TM) Glykoprotein vom Typ 1. Es umfasst eine extrazelluläre Domäne aus 370 Aminosäuren, einen Transmembranbereich und eine kurze zytoplasmatische Region aus 40 Aminosäuren. CD4 ist an der Antigenerkennung beteiligt. CD4 dient darüber hinaus dem humanen Immundefizienzvirus (HIV) als Hauptrezeptor bei der Infektion von T-Zellen. Dabei bindet die extrazelluläre Domäne des CD4 an das HIV-1 Hüllglykoprotein gp120. Die zytoplasmatische Region von CD4 interagiert mit verschiedenen zellulären Faktoren (z.B. Kinasen) und ist ein Target der HIV-1 Proteine VpU und Nef.

Das virale Protein U (VpU) aus HIV-1 ist ein Transmembranprotein aus 81 Aminosäuren. VpU enthält eine kurze extrazelluläre Region, eine TM-Helix und eine zytoplasmatische Domäne. Die Wechselwirkung von CD4 und VpU in der Membrane des ER leitet die proteasomale Degradation von neu synthetisiertem CD4 ein und führt zur Herabregulierung des CD4 von der Oberfläche infizierter Zellen.

Wir haben rekombinante Polypeptide hergestellt. CD4tmcyt enthält die TM- und die zytoplasmatische Region von CD4, VpUcyt die zytoplasmatische Domäne von VpU. CD4mut ist eine cysteinfreie Mutante des CD4tmcyt. Struktur und Dynamik dieser Polypeptide in membransimulierenden Mizellen wurden mit NMR Spektroskopie charakterisiert.

CD4-4Schematische Darstellung der Struktur von CD4mut in einer DPC Mizelle.

Wittlich et al. (2007) Protein Expression and Purification 55:198-207

Wittlich et al. (2007) Biochim Biophys Acta 1768:2949-60

Wittlich et al. (2010) Biochim Biophys Acta 1798:122-127

CD4-5Struktur von VpUcyt in Gegenwart von DPC Mizellen. Gezeigt sind eine Überlagerung der Rückgratbindungen der 20 Strukturen niedrigster Energie sowie eine Bänderdarstellung des Mizellen-assoziierten VpUcyt. Die beiden in Kugel-und-Stab Darstellung gezeigten Serine bilden ein Phosphorylierungsmotiv.

Wittlich et al. (2009) FEBS J. 276:6560-75

Des Weiteren untersuchten wir die Wechselwirkung von CD4mut mit VpUcyt in Liposomen und DPC Mizellen.


Wittlich et al. (2007) Biochim Biophys Acta 1768:2949-60
Singh et al. (2012) FEBS J. 279:3705-14

Festkörper-NMR Experimente an CD4mut und an vollständigem VpU in Liposomen erfolgten in Zusammenarbeit mit dem Labor von Henrike Heise.


Do et al. (2013) Biol. Chem. 394:1453-63



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