Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biochemie - Optimiertes Bananenprotein stoppt Viren

23.10.2015

Eine einzige Aminosäure macht den Unterschied: Wissenschaftler haben ein pflanzliches Protein für den Einsatz gegen virale Erreger maßgeschneidert.

Bananen enthalten ein medizinisch hochinteressantes Molekül: Das Protein BanLec kann an spezifische Zuckerbausteine auf der Oberfläche von Viren binden und damit das Eindringen des Virus in die Zelle verhindern.


Foto: sommai / Fotolia.com

Allerdings hat BanLec auch einen großen Nachteil: Es wirkt mitogen, das heißt, es regt die Zellteilung an und kann so unerwünschte Nebenwirkungen verursachen. Nun ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, BanLec so zu verändern, dass seine antivirale Eigenschaft erhalten bleibt, es die unerwünschte zellaktivierende Wirkung aber verliert.

An dem Projekt maßgeblich beteiligt war Professor Hans-Joachim Gabius, Inhaber des Lehrstuhls für Physiologische Chemie an der Tierärztlichen Fakultät der LMU. Mit den neuen Arbeiten sind die Wissenschaftler bei der Entwicklung eines neuen antiviralen Wirkstoffs einen entscheidenden Schritt vorangekommen. „Außerdem könnte dieser Erfolg die Entwicklung maßgeschneiderter Tools erleichtern, mit denen sich die Mechanismen der Zucker-Protein-Interaktionen besser aufklären lassen, die immer noch wenig verstanden sind“, sagt Gabius. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im renommierten Fachmagazin Cell.

Zuckerbausteine als Andockstelle

Nicht nur in Genen und Proteinen, sondern auch in zellulären Zuckerverbindungen –sogenannten Glykanen – sind biologische Informationen gespeichert, die an der Steuerung zahlreicher lebenswichtiger Prozesse beteiligt sind, wie etwa an Zellwachstum, Wundheilung und Immunabwehr.

Da die einzelnen Zucker-Bausteine sehr variable Verknüpfungsmöglichkeiten zulassen, ergibt sich eine enorme strukturelle Vielfalt, bei der neben der Abfolge der Bausteine oft auch die Struktur entscheidend für den Informationsgehalt ist. Abgelesen wird dieser Zucker-Code von sogenannten Lektinen – speziellen Rezeptormolekülen, die an Glykane binden und die entsprechenden biochemischen Reaktionen vermitteln.

Auch BanLec gehört zu den Lektinen und bindet spezifisch an Strukturen, die den Zucker Mannose enthalten. Solche Zuckerbausteine kommen auch in einem Oberflächenrezeptor des HI-Virus, das die Immunschwächekrankheit Aids auslöst, vor, für das die antivirale Wirkung von BanLec bereits nachgewiesen wurde. Indem BanLec an den Rezeptor andockt, blockiert es das Eindringen des Virus in die Wirtszelle.

„Da auch andere Viren Mannose-Bausteine auf ihrer Hülle tragen, etwa Hepatitis C-, Corona- und Influenzaviren, hat BanLec ein hohes Potenzial als Breitbandtherapeutikum gegen Viren“, sagt Gabius. Allerdings stimuliert BanLec eben auch die Vermehrung von T-Zellen des Immunsystems und kann damit unerwünschte Immunreaktionen und Entzündungen auslösen. Im Fall von HIV könnte dies noch dazu die antivirale Wirkung ins Gegenteil verkehren, da sich das HI-Virus in T-Zellen vermehrt.

Fehlende Überbrückung stoppt T-Zellen

Nun erzielte das internationale Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor David Markovitz (University of Michigan, USA) einen entscheidenden Durchbruch: Indem die Wissenschaftler an einer einzigen Stelle im Molekül die Aminosäure Histidin gegen die Aminosäure Threonin austauschten, schalteten sie die mitogenen Eigenschaften von BanLec aus. Trotzdem ist das veränderte Lektin weiterhin wirksam gegen HIV, Hepatitis C und Grippeviren, wie weitere Versuche in vitro und in vivo bestätigten.

„Wir haben nachgewiesen, dass das modifizierte BanLec zwar noch an T-Zellen bindet, die Zellen aber nicht mehr aktiviert, weil es nicht mehr in der Lage ist, die dafür nötigen Oberflächenrezeptoren zu verbrücken“, sagt Gabius. „Mit der neuen Studie haben wir es erstmals geschafft, einzelne Puzzleteile der Lektin-Zucker-Interaktion zu einem Gesamtbild zusammenzulegen. Dies ist nicht nur für die Wirkstoffforschung ein großer Fortschritt, sondern kann auch unser Verständnis des Zucker-Codes einen wichtigen Schritt weiterbringen.“

Das modifizierte BanLec soll nun auf breiter Basis gegen verschiedene Viren getestet werden. Gabius selbst will vor allem weiter untersuchen, welche Rezeptoren durch das natürliche beziehungsweise das modifizierte BanLec gebunden werden, um deren Wirkungsweise besser zu verstehen. Außerdem wollen die Wissenschaftler auch körpereigene Lektine im Hinblick darauf testen, ob sie für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten optimiert werden können.

„Ein Vorteil solcher maßgeschneiderten Lektine wäre auch, dass die Wahrscheinlichkeit von Resistenzen geringer ist, da Zuckerstrukturen konstanter sind als die Proteinstrukturen von Antikörpern“, sagt Gabius, der sich seit vielen Jahren der Erforschung des Zuckercodes widmet. Einen Überblick über zahlreiche Zuckerstrukturen und Lektine sowie über den derzeitigen Forschungsstand bietet das Themenheft The Magic of the Sugar Code (Link) des Journals Trends in Biochemical Science, dessen Herausgeber Gabius ist.
Cell 2015

Publikation:
Molecular Engineering of a Therapeutic Lectin by Uncoupling Mitogenicity from Antiviral Activity
Michael D. Swanson, Daniel M. Boudreaux, Loïc Salmon, Jeetender Chugh, Harry C. Winter, Jennifer L. Meagher, Sabine André, Paul V. Murphy, Stefan Oscarson, René Roy, Steven King, Mark H. Kaplan, Irwin J. Goldstein, E. Bart Tarbet, Brett L. Hurst, Donald F. Smee, Cynthia de la Fuente, Hans-Heinrich Hoffmann, Yi Xue,Charles M. Rice, Dominique Schols, J. Victor Garcia, Jeanne A. Stuckey, Hans-Joachim Gabius, Hashim M. Al-Hashimi and David M. Markovitz1+
Cell 2015

Kontakt:
Prof. Dr. Hans-Joachim Gabius
Lehrstuhl für Physiologische Chemie
Veterinärwissenschaftliches Department
Tierärztliche Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität
Telefon: 089-2180-2290
Fax: 089-2180-2508
E-Mail: gabius@tiph.vetmed.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält
22.05.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus
22.05.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie