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Ansatz für anti-virale Therapie? Startsignal für Virusinfektion entdeckt

Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Adenoviren sind bei Menschen weit verbreitet. Bei normaler Gesundheit steckt man eine solche Infektion meist weg, bei Immunschwäche kann sie jedoch lebensbedrohlich werden. Nun haben Forscher ein neues Protein entdeckt, welches das Signal für die Virusinfektion gibt. Dessen Blockierung könnte ein Ansatz für eine bisher nicht vorhandene anti-virale Therapie sein.

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Ohne das Signal zur Enthüllung ihrer DNA werden die Adenoviren (rot) an den Kernporen-Strukturen der menschlichen Zelle (grün) gestoppt.
Ohne das Signal zur Enthüllung ihrer DNA werden die Adenoviren (rot) an den Kernporen-Strukturen der menschlichen Zelle (grün) gestoppt.
(Bild: Michael Bauer, UZH)

Zürich/Schweiz – Viren begleiten Menschen und Tiere seit Urzeiten. Wenn Viren eine Zelle befallen, schleusen sie ihr Erbgut in den Zellkern ein und werden so Teil des Genoms des infizierten Organismus. Viren übertragen ihre Gene nicht nur zwischen verschiedenen Organismen, sondern auch zwischen Geweben und Zellen innerhalb eines Lebewesens. Wie sie ihre gut verpackten Gene enthüllen und zur Infektion freisetzen, ist aber weitgehend unbekannt.

Das Protein Mib1 steuert gezielt die Virusinfektion

Die Forschergruppe von Urs Greber, Professor am Department für Molekulare Biologie der Universität Zürich (UZH), hat nun erstmals in menschlichen Zellen ein Protein identifiziert, das über Erfolg oder Misserfolg der Virusinfektion entscheidet: die Ubiquitin-Ligase Mind Bomb 1 (Mib1).

„Das Eiweiß steuert zielgenau, wie Adenoviren ihre DNA enthüllen und in den Zellkern entladen – was für eine erfolgreiche Infektion zwingend ist“, sagt Greber. Wenn das Protein fehlt oder nicht funktioniert, können die Viren zwar bis zum Zellkern eindringen, bleiben aber an den Porenstrukturen der Zellkernhülle hängen. „Damit eröffnet sich ein neuer Weg, um anti-virale Therapien zu entwickeln, die Mib1 blockieren“, so Greber. Denn wirksame Medikamente gegen diese weit verbreiteten Viren gibt es nicht.

Suche nach dem Türöffner am Zellkern-Eingang

Gefunden haben die Forschenden das Protein, indem sie in menschlichen Zellen des Lungenepithels die meisten Gene einzeln mittels RNA-Interferenz ausschalteten, und dann prüften, ob Adenoviren die Zellen infizieren können oder nicht.

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  • die Atemwege,
  • den Magen-Darm-Trakt
  • aber auch Nieren, Leber, Augen und Blutzellen.

Sie können Entzündungen verursachen. Die Viren sind bei normaler Gesundheit nicht lebensbedrohend. Sie nisten sich in diesen Fällen in Immunzellen ein, wo sie über viele Monate verharren, ohne Zellen und Gewebe zu schädigen. Bei einer Immunschwäche hingegen – etwa im Rahmen von Stammzell- oder Organtransplantationen – können Adenoviren leicht auf andere Zellen übergreifen und für Betroffene lebensbedrohlich werden.

„Hemmten wir das Gen für Mib1 oder schalteten es mithilfe der CRISPR-Cas-Technologie komplett aus, sank die Infektionsrate der Viren drastisch. Praktisch alle Adenoviren blieben an den Porenstrukturen außerhalb des Zellkerns stecken“, sagt Greber. Sobald diese Zellen durch genetische Eingriffe wieder geringe Mengen von Mib1 produzierten, gelangte Mib1 zu den Viren an der Kernpore, worauf diese die Hülle ihrer Gene abstreiften und die Zellen infizierten.

Originalpublikation: Michael Bauer, Justin W. Flatt, Daria Seiler, Bettina Cardel, Mario Emmenlauer, Karin Boucke, Maarit Suomalainen, Silvio Hemmi, and Urs F. Greber. The E3 Ubiquitin Ligase Mind Bomb 1 Controls Adenovirus Genome Release at the Nuclear Pore Complex. Cell Reports. 17 December 2019. DOI: 10.1016/j.celrep.2019.11.064

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