Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Viruswelten und die Evolution der Zelle

29.04.2008
Jenaer Max-Planck Forscher finden im Genom einer Braunalge Abschnitte viralen Erbgutes. Die Hypothese eines schon in der frühen Evolution erfolgten Austausches von Nukleinsäuren zwischen DNA-Viren und Ur-Zellen wird dadurch erneut erhärtet.

Ein Blick in vergangene Viruswelten ist Nicolas Delaroque und Wilhelm Boland aus dem Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena gelungen. Sie haben herausgefunden, dass sich im Genom der braunen Meeresalge Ectocarpus siliculosus komplette Abschnitte viralen Erbgutes befinden.

Die Sequenz der DNA-Abschnitte zeigt Ähnlichkeiten zum Genom des Ectocarpus-siliculosus-Virus-1 (EsV-1), einem rezenten Virus, das Braunalgen infiziert und zur Familie der "nukleocytoplasmatischen großen DNA-Viren" (NCLDV) gehört. Die sich im Algengenom befindende Virus-DNA ist interessanterweise durchsetzt von Gensequenzen anderer NCLD-Viren. Diese kodieren Enzyme zur DNA Replikation, Transposition und Integration, also Werkzeuge, die Viren benutzen, um in das Genom ihrer Wirte einzudringen oder wieder zu verlassen.

Wahrscheinlich ermöglicht ein als horizontaler Gentransfer bezeichneter Vorgang die Neukombination bestimmter DNA-Abschnitte. Die Viren dienen dabei als Vehikel für die Erbgutabschnitte und stellen einen Motor der Evolution dar. Das Projekt wurde mit Mitteln der Europäischen Gemeinschaft (Verbundprojekt Marine Genomics Europe) gefördert. BMC Evolutionary Biology, April 2008)

... mehr zu:
»Ectocarpus »Enzym »Evolution »Genom »Virus

Viren aus der Gruppe der "nukleocytoplasmatischen großen DNA-Viren" (NCLDV), zu der EsV-1 gehört, besitzen ein für Viren außergewöhnlich großes Genom (bis zu 1,2 Mio. Basenpaare im Falle der Mimiviren, die erst 1992 entdeckt wurden). Auch die Pockenviren gehören zu dieser Gruppe. Das EsV-1 Genom, das von Nicolas Delaroque und Kollegen vollständig kloniert und sequenziert wurde, umfasst 335593 Basenpaare.

Frühere Studien wiesen darauf hin, dass Virus-Genom im Wirts-Genom der Braunalge Ectocarpus siliculosus integriert vorliegt. Eine detaillierte Untersuchung sollte nachfolgend zeigen, an welcher Position sich die Virus-DNA in den Chromosomen der Alge befindet. Dazu wurde eine Genbank aus der Algen-DNA hergestellt, und mit Hilfe von EsV-1 DNA-Sonden wurden 200 verschiedene, je etwa 35000 Basenpaare große Abschnitte aus der Genbank isoliert und sequenziert. Die Sequenzierung ergab, dass auf diesen Genomabschnitten tatsächlich der genetische Informationsfluss der Braunalge von Kopien viraler DNA unterbrochen war, die große Ähnlichkeit mit Genomabschnitten von EsV-1 zeigten. Diese "virusinfizierten" Genomabschnitte der Alge, so zeigte sich jedoch, sind aber auch noch durchsetzt von DNA-Bereichen, auf denen sich virustypische Gene für Erbgut-Replikation, Integration und Transposition befinden - diese jedoch sind gar nicht im EsV-1 Genom vorhanden. Allerdings: Sie finden sich in ganz anderen Viren aus der Gruppe der NCLD-Viren wieder, beispielsweise in den Mimiviren, wie der darauf folgende bioinformatische Abgleich mit öffentlich zugänglichen Gendatenbanken zeigte. "Dieses Ergebnis bedeutet, dass das Genom von Ectocarpus siliculosus Überbleibsel des Genoms entweder eines großen, ursprünglichen DNA-Virus oder vielleicht eines ganz ursprünglichen Einzellers trägt, welcher der Vorfahre der heutigen NCLD-Viren gewesen sein könnte", so Wilhelm Boland, Direktor der Abteilung Bioorganische Chemie.

Stichwort Viren:
Viren sind, biologisch definiert, keine Lebewesen - sie betreiben keinen Stoffwechsel und können sich nur innerhalb ihrer Wirtszellen vervielfältigen. Viren stellen damit nichts anderes dar als mobile genetische Elemente, denn sie bestehen im Wesentlichen aus mehr oder weniger langen Nukleinsäuren, die in eine feste Proteinhülle eingepackt sind (Nukleocapside). Manche, besonders tier- und humanpathogene Virustypen, sind zusätzlich mit einer Membranhülle umgeben. Sobald ein Virus in einen Wirt gelangt (Bakterium, Tier, Mensch, Pflanze, Alge), interagiert das virale Genom mit den wirtseigenen Gen-Replikations- und Gen-Expressionssystemen. Dieses Wechselspiel ist, je nach Virustyp und Wirtsart, unterschiedlich. Beispielsweise vervielfältigen manche Viren ihr Genom mit Hilfe von Enzymen, deren genetische Information auf dem Virusgenom vorhanden ist, andere wiederum sind von den Enzymen abhängig, die nur der Wirtsorganismus zur Verfügung stellt. [JWK]
Originalveröffentlichung:
N. Delaroque, W. Boland: The genome of the brown alga Ectocarpus siliculosus contains a series of viral DNA pieces, suggesting an ancient association with large dsDNA viruses.
BioMed Central - Evolutionary Biology 2008, 8:110
doi: 10.1186/1471-2148-8-110
Weitere Informationen:
Dr. Nicolas Delaroque, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena,
Tel. +49 3641 57-1212, ndelaroque@ice.mpg.de
Prof. Dr. Wilhelm Boland, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena,
Tel. +49 3641 57-1200, boland@ice.mpg.de
Bildmaterial:
Angela Overmeyer M.A., Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena,
Tel.: +49 3641 57-2110, overmeyer@ice.mpg.de

Dr. Jan-Wolfhard Kellmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Ectocarpus Enzym Evolution Genom Virus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie