Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Herpes Simplex-Attacke im Fokus

01.08.2008
Elektronenmikroskopische Studien erlauben neue, native Einblicke in den viralen Infektionsvorgang

Herpesviren etablieren sich nach einer Infektion lebenslang im Organismus und können immer wieder erneut zum Ausbruch einer Krankheit führen. Molekulare Details des Infektionsvorgangs waren bisher auf zellulärer Ebene noch nicht bekannt.

Ulrike Maurer und Kay Grünewald vom Max-Planck-Institut für Biochemie und Beate Sodeik von der Medizinischen Hochschule Hannover zeigen jetzt detailliert, wie das Virus seine Wirtszelle befällt und in sie eindringt. Sie veröffentlichen ihre neuesten Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A. (PNAS, 29.7.2008).

Viren können sich nicht selbständig vermehren, sondern müssen Wirtszellen infizieren und deren Stoffwechsel umprogrammieren, damit diese viele neue Viren produzieren und freisetzen. Während einer Infektion heftet sich das Virus an die Wirtszelle an und bringt seine genetische Information (DNA oder RNA) in die Zelle. Die DNA oder RNA des Virus sorgt dafür, dass zelluläre Prozesse auf die Virusvermehrung ausgerichtet werden, wobei die Zelle selbst dabei in der Regel zugrunde geht. Virusforscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried erforschen wie Viren sich an Wirtszellen anheften und welche Proteinstrukturen an der Infektion beteiligt sind.

Sie konzentrieren sich dabei auf das Herpes Simplex Virus-1, das zu einer großen Virusfamilie gehört, die nicht nur Herpes-Bläschen am Mund hervorrufen, sondern neben Windpocken, Gürtelrose und Karzinomen für mehr als 60 verschiedene Krankheitsbilder bei Mensch oder Tier verantwortlich sind.

Ulrike Maurer studierte in der Forschungsgruppe um Kay Grünewald, die Anheftung des Herpesvirus im Elektronenmikroskop. Die eingesetzte Technik der Kryo-Elektronentomographie gibt den Forschern die Möglichkeit, zelluläre Vorgänge als Schnappschüsse festzuhalten. Dabei werden schockgefrorene Zellen bei etwa minus 180 °C im Elektronenmikroskop untersucht. Aus einer Vielzahl von Einzelbildern können dynamische Prozesse in den Zellen auf molekularer Ebene untersucht werden. Die neuesten Ergebnisse aus der Forschungsgruppe "Zelluläre Infektion durch Viren" in Martinsried liefern erstmalig "Live-Aufnahmen" vom Vorgang der Infektion.

Zunächst studierten die Wissenschaftler die Anheftung der Viren an tierischen und menschlichen Zellen und konnten beobachten, wie die mit Proteinen bestückte Membranhülle des Virus mit der Membran der Zelle verschmilzt und den Virusinhalt in die Zelle freisetzt. Um noch genauere Studien durchführen zu können, studierten Ulrike Maurer und ihre Kollegen die Virus Infektion an Synaptosomen, isolierten Nerven-Enden, die über Nervenzellen kommunizieren. Die dünneren Zellstrukturen der Synaptosomen ermöglichen Aufnahmen von bisher unerreichter Auflösung.

Der Infektionsvorgang im Detail

Frühere Studien von Kay Grünewald und seinen Kollegen klärten den Aufbau des Herpes Simplex Virus auf: Die DNA ist in einem ikosaeder-förmigen symmetrischen Kapsid eingeschlossen, das von zwei Schichten umgeben ist, dem Tegument und einer Membranhülle, auf deren Oberfläche Glykoproteine sitzen, die den Eintritt in die Wirtszelle ermöglichen.

"Wir können aus der Vielzahl der einzelnen Schnappschüsse nun eindeutig den dynamischen Prozess der Infektion rekonstruieren", so Grünewald. Nach den neuesten Erkenntnissen verschmilzt die Membranhülle des Virus mit der Plasmamembran der Zelle, wobei die Virusmembran mit den Glykoproteinen in die Zellmembran integriert werden. Das vom Tegument eingeschlossene Kapsid des Virus gelangt in die Zelle. Dort löst sich auch das Tegument ab und das freie Kapsid wandert zum Zellkern.

Für den früher bereits von Grünewald und Kollegen beschriebenen asymmetrischen Aufbau der Proteinhüllen des Herpes Simplex Virus finden die Wissenschaftler nun ebenfalls eine Erklärung. "Wir fanden nur eine einzige offene Pore bei allen Infektionsvorgängen, die wir untersuchten und diese wurde nur gebildet an der dünnsten Stelle des Teguments, d. h. der Bereich, in dem Viruskapsid und Hüllmenbran einander am nächsten sind. Wir vermuten deshalb, dass dieser Pol des Virus für die Verschmelzung wichtig ist, während der von einer dickeren Hülle umgebene Gegenpol eher für den Zusammenbau der Viren wichtig ist".

Die neuesten Ergebnisse aus Martinsried sind ein weiterer Beweis, dass die Elektronenmikroskopie von schockgefrorenen Zellen durch die Technik der Kryo-Elektronentomographie die Beobachtung von dynamischen Prozessen in Zellen mit einzigartiger Auflösung ermöglicht. Die detaillierte Beschreibung der Herpes-Infektion von Zellen dürfte jedoch nicht nur Strukturbiologen, Zellbiologen und Virologen erfreuen, sondern auch für die Designer neuer Medikamente gegen die Virus-Infektionen von großer Bedeutung sein.

Originalpublikation:
Ulrike E. Maurer, Beate Sodeik, and Kay Grünewald
Native 3D intermediates of membrane fusion in herpes simplex virus 1 entry.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS), 105(30): 10559-10564; 29. Juli 2008
Kontakt:
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried
Tel. 089 8578 2824, Fax 089 8578-2943
diehl@biochem.mpg.de

Eva-Maria Diehl | idw
Weitere Informationen:
http://www.biochem.mpg.de/
http://www.biochem.mpg.de/gruenewald

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie