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Positive-strand RNA viruses such as hepatitis C virus (HCV) hijack key factors of lipid metabolism of infected cells and extensively modify intracellular membranes to support the viral lifecycle. While lipid metabolism plays key roles in viral particle assembly and maturation, viral RNA synthesis is closely linked to the remodeling of intracellular membranes. The formation of viral replication factories requires a number of interactions between virus proteins and host factors including lipids. The structure–function relationship of those proteins is influenced by their lipid environments and lipids that selectively modulate protein function. Here, we review our current understanding on the roles of phospholipids in HCV replication and of lipid–protein interactions in the structure–function relationship of the NS5A protein. NS5A is a key factor in membrane remodeling in HCV-infected cells and is known to recruit phosphatidylinositol 4-kinase III alpha to generate phosphatidylinositol 4-phosphate at the sites of replication. The dynamic interplay between lipids and viral proteins within intracellular membranes is likely key towards understanding basic mechanisms in the pathobiology of virus diseases, the mode of action of specific antiviral agents and related drug resistance mechanisms.

Das Lungenkarzinom ist die führende Krebstodesursache weltweit. In etwa 85% der Lungenkrebsfälle liegt ein nicht-kleinzelliges Lungenkarzinom (NSCLC) vor. Eine späte Diagnose, Resistenzbildung und das Auftreten von Rezidiven erweisen sich dabei häufig als eine besondere Herausforderung in der Therapie. Trotz verbesserter Diagnostik und neuer Therapieverfahren ist die relative 5-Jahresüberlebensrate mit 18% immer noch gering. Die Entwicklung neuer therapeutischer Verfahren ist daher ein wichtiger Gegenstand aktueller Forschung. Die lysin-spezifische Demethylase 1 (LSD1) demethyliert Lysin 4 und 9 an Histon 3 (H3K4 und H3K9) und aktiviert oder unterdrückt dadurch die Gentranskription. LSD1 ist in vielen Krebstypen überexprimiert. Ein Zusammenhang zwischen LSD1 und der Expression von Micro-RNA (miRNA) wurde bislang jedoch nicht gezeigt. miRNA sind kleine, nicht-proteinkodierende RNA, die maßgeblich in die Genexpression eingreifen, indem sie posttranskriptionell die Proteinsynthese hemmen. Die Untersuchungen zur miRNA in Abhängigkeit von der LSD1-Expression wurden zunächst aus verschiedenen humanen NSCLC-Zelllinien mit unterschiedlichem Mutationsstatus und modifizierter LSD1-Expression durchgeführt. Daneben wurden native Lungengewebeproben von genetischen NSCLC-Mausmodellen herangezogen sowie Schnittmaterial von 23 formalinfixierten und paraffineingebetteten, humanen Gewebeproben, von denen sowohl NSCLC-Präparate als auch die korrespondierenden Nicht-Tumor-Präparate zur Verfügung standen, untersucht. In den Tumorproben des Patientenkollektivs konnte mittels Immunhistochemie auf Proteinebene eine signifikante Überexpression von LSD1 nachgewiesen werden. Auf mRNA-Ebene wurde die LSD1-Expression mittels qPCR analysiert, wobei auch hier ein Trend zur erhöhten LSD1-Expression im NSCLC-Gewebe nachweisbar war. Bei der Untersuchung des Einflusses von LSD1 auf die Expression verschiedener ausgewählter miRNA zeigte lediglich miRNA-200a in A549-Zellen eine signifikante Abhängigkei

Inhibitors against the NS3-4A protease of hepatitis C virus (HCV) have proven to be useful drugs in the treatment of HCV infection. Although variants have been identified with mutations that confer resistance to these inhibitors, the mutations do not restore replicative fitness and no secondary mutations that rescue fitness have been found. To gain insight into the molecular mechanisms underlying the lack of fitness compensation, we screened known resistance mutations in infectious HCV cell culture with different genomic backgrounds. We observed that the Q41R mutation of NS3-4A efficiently rescues the replicative fitness in cell culture for virus variants containing mutations at NS3-Asp168. To understand how the Q41R mutation rescues activity, we performed protease activity assays complemented by molecular dynamics simulations, which showed that protease-peptide interactions far outside the targeted peptide cleavage sites mediate substrate recognition by NS3-4A and support protease cleavage kinetics. These interactions shed new light on the mechanisms by which NS3-4A cleaves its substrates, viral polyproteins and a prime cellular antiviral adaptor protein, the mitochondrial antiviral signaling protein MAVS. Peptide binding is mediated by an extended hydrogen-bond network in NS3-4A that was effectively optimized for protease-MAVS binding in Asp168 variants with rescued replicative fitness from NS3-Q41R. In the protease harboring NS3-Q41R, the N-terminal cleavage products of MAVS retained high affinity to the active site, rendering the protease susceptible for potential product inhibition. Our findings reveal delicately balanced protease-peptide interactions in viral replication and immune escape that likely restrict the protease adaptive capability and narrow the virus evolutionary space.