Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaliumkanal, den Viren ihre Wirte bauen lassen, kommt auch in Gehirnnervenzellen vor

25.08.2008
Was Viren im Mittelmeer machen
Viren zeigen der Wissenschaft einen neuen Weg durch ihre Wirtszelle

Wer in diesem Sommer zum Baden ans Mittelmeer fährt, wird kaum ahnen, dass dort jeder Tropfen Meerwasser eine erhebliche Menge DNA enthält, also an Erbsubstanz, die durchaus auch funktionsfähige Gene umfasst.

Diese DNA hat nichts mit einer Verschmutzung des Wassers zu tun; neuere Untersuchungen weisen darauf hin, dass die DNA überwiegend in Form verschiedener Pflanzenviren vorliegt. Ein einziger scheinbar sauberer Wassertropfen kann Tausende Viren enthalten. Für die Badeurlauber sind sie gänzlich harmlos, können sich aber in den Algen mitunter geradezu seuchenartig vermehren.

Zu diesen Viren zählt etwa das Virus EsV-1, das vor einiger Zeit in der Nähe von Neapel in der kleinen Braunalge Ectocarpus siliculosus identifiziert wurde. In einer internationalen Kooperation wird dieses Virus derzeit unter Beteiligung der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Joachim Rassow (Institut für Physiologische Chemie der Ruhr-Universität) näher untersucht. Neue Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Science, USA (PNAS) vorgestellt.

Viren veranlassen den Bau eines Kanals

Viren enthalten in der Regel nur wenig Erbmaterial. Das Genom des AIDS-Virus, HIV, enthält z.B. lediglich neun Gene. Wesentlich größer ist das Genom des EsV-1: Dr. Nicolas Delaroque vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena ermittelte insgesamt 231 unterschiedliche EsV-1 Gene. "Spannend ist nun die Frage, warum das EsV-1 so viele Gene enthält, und was für Proteine von diesen Genen kodiert werden", erklärt Prof. Dr. Jochaim Rassow. Interessanterweise kodiert eines der EsV-1-Gene einen kleinen Kaliumkanal, also ein Proteinmolekül, das in einer biologischen Membran eine Pore bildet, durch die hindurch Kaliumionen diffundieren können. Die Pore bildet sich, indem sich jeweils vier gleichartige Proteinmoleküle kreisförmig in der Membran anordnen. Seiner räumlichen Struktur nach sind die Kanäle damit im Prinzip genauso aufgebaut wie die Kaliumkanäle im Nervensystem der Tiere und des Menschen. Ein Virus aus einer Alge kodiert einen Kaliumkanal, der aussieht wie ein Kaliumkanal aus dem Gehirn!

Eigentümlicher Zielfindungsmechanismus

Dieser Befund wirft eine Reihe von Fragen auf, denen inzwischen in einer internationalen Kooperation nachgegangen wird. Beteiligt sind neben den Bochumer Forschern u.a. die Arbeitsgruppen von Prof. Gerhard Thiel (Technische Universität Darmstadt), Prof. Anna Moroni (Università degli Studi di Milano), und Prof. James L. Van Etten (University of Nebraska). Bekanntlich bahnen sich die Gedanken im Gehirn über elektrische Signale ihren Weg, und zwar unter Vermittlung der Ionenkanäle der Nervenzellen. Seltsamerweise wird ein ähnlich gebauter Kanal nun auch von den EsV-1 Viren in der Braunalge angelegt.

Natürlich haben die Algen keine Nervenzellen. Wo bleiben dann die Kaliumkanäle? In der Arbeitsgruppe von Prof. Gerhard Thiel wurde die überraschende Entdeckung gemacht, dass die Kaliumkanäle letztlich in bestimmte Zellorganellen der Alge, die Mitochondrien eingebaut werden. Und woher wissen die Kaliumkanäle, wie sie zu den Mitochondrien gelangen können? "Die Viren haben dazu einen besonderen Mechanismus entwickelt, nämlich ein eigentümliches Zielfindungssignal, das in der Forschung bislang in dieser Form noch unbekannt war", erklärt Prof. Rassow. Seine Arbeitsgruppe beschäftigt sich schon seit längerer Zeit mit den Wegen, auf denen Proteine zu Mitochondrien gelangen. "Die Viren haben uns gleichsam einen geheimen Gang verraten, der zu den Mitochondrien führt", erläutert er die Befunde.

Wozu ein Kaliumkanal in den Mitochondrien?

Es bleibt die Frage, was Viren dazu bewegt, die Mitochondrien ihrer Wirtszellen mit derartigen Kanälen auszustatten. Gibt es mitochondriale Kaliumkanäle auch in Zellen, die nicht mit Viren in Berührung gekommen sind? "Interessanterweise wurden Kaliumkanäle in früheren Studien in den Mitochondrien des gesunden Herzmuskels des Menschen nachgewiesen. Hier scheinen sie die Zellen z.B. vor den Folgen eines Herzinfarktes zu schützen", erklärt Prof. Rassow.

Mitochondriale Kaliumkanäle scheinen Zellen zu stabilisieren. Doch warum sollte sich ein Algenvirus vor einem Herzinfarkt schützen? "Tatsächlich sind Viren immer in der Gefahr, dass sich ihre Wirtszellen schnell selber abtöten, um die benachbarten Zellen vor einer Infektion zu bewahren", erläutert Prof. Rassow. "Viren haben also ein Interesse daran, ihre Wirtszellen zu stabilisieren. Vielleicht tun sie das in der Braunalge Ectocarpus siliculosus durch den Einbau von Kaliumkanälen." Leider ist über die endogenen Kaliumkanäle der Mitochondrien des Herzmuskels bislang kaum etwas bekannt. Vielleicht kann die Kardiologie demnächst etwas von den Pflanzenviren aus dem Mittelmeer lernen.

Titelaufnahme

Balss, J. et al. (2008) Transmembrane domain length of viral K+ channels is a signal for mitochondria targeting. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 12313-12318.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Joachim Rassow, Institut für Physiologische Chemie, Medizinische Fakultät der Ruhr-Universität Bochum, Raum MA3/40, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-29079; joachim.rassow@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

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

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie