Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Virusattacke in Atome zerlegt

07.01.2016

HZI-Forscher stellen erstmals Strukturen von antiviralen Signalproteinen mit atomarer Auflösung dar

Befallen Bakterien und Viren den Körper, werden sie vom Immunsystem als Fremdkörper erkannt. Es sendet dann eine entsprechende Immunantwort aus, um die Krankheitserreger zu bekämpfen. Um die Angriffsmechanismen der Erreger genau zu verstehen und passende Wirkstoffe zu entwickeln, müssen Forscher die Struktur der Proteine auf molekularer Ebene aufklären. Nur so kann man erkennen, welche Strukturen attackiert werden und wie diese im Detail aussehen.


NMR-spektroskopische Daten und ein Rechenalgorithmus führen zur Darstellung der hochauflösenden Struktur

© Benjamin Bardiaux

Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun eine neue Methode entwickelt, um die Struktur von sehr großen Proteinkomplexen hochauflösend darzustellen. Dazu kombinierten sie ein bekanntes Verfahren, die Festkörper-NMR-Spektroskopie, mit einem eigens entwickelten Rechenalgorithmus. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).

Wenn wir uns mit einem Virus infizieren, erkennt unser Körper bestimmte Virusmoleküle als „fremd“ und startet eine Signalkaskade, um die Eindringlinge zu bekämpfen. Ein zentraler Knotenpunkt dieser Kaskade ist das „Mitochondrial antiviral signaling protein“ (MAVS), das sich die Braunschweiger Forscher nun genauer angeschaut haben.

„Wir haben uns für MAVS-Proteine entschieden, da sie eine wichtige Rolle für die Signalübertragung unseres angeborenen Immunsystems spielen. Diese Proteine reagieren auf viele verschiedene Viren, vor allem auf RNA-Viren wie Hepatitis, Influenza oder Dengue“, sagt Prof. Christiane Ritter, die am HZI die Kernspinresonanzspektroskopie-Plattform, kurz NMR, leitet. Das Protein kommt auf der Mitochondrienhülle, die unsere Zellen mit Energie versorgt, vor und ist somit maßgeblich an der Abwehr von Infektionen beteiligt.

Bei der Infektion mit einem Virus, lagert sich das Protein zu einer spiralförmig angeordneten Superstruktur zusammen, deren hochaufgelöste dreidimensionale Darstellung bislang schwierig war. Durch die Kombination von NMR-Daten mit dem Rechenalgorithmus konnten die Forscher beim MAVS-Protein nun die Symmetrie einzelner Moleküle auf schraubenförmigen Filamenten hochauflösend aufklären.

Prinzipiell misst die NMR-Spektroskopie Distanzen zwischen einzelnen Atomkernen, aus denen sich ein Bild errechnen lässt. Um die Struktur korrekt bestimmen zu können, müssen bei Proteinkomplexen aber zusätzlich noch die Kontaktstellen zwischen den Einzelbausteinen zugeordnet werden. Dazu müssen die einzelnen Proteinmoleküle voneinander getrennt betrachtet werden.

„Das haben wir über biochemische Ansätze und besondere Probenvorbereitung gelöst“, sagt Ritter. Der neu entwickelte Algorithmus überprüft systematisch alle Möglichkeiten der Symmetrie. Er gleicht dabei die Ergebnisse dieser Überprüfung mit den NMR-spektroskopischen Daten ab und liefert so eine genaue bildliche Darstellung des Proteins.

Doch das Darstellungsverfahren funktioniert nicht nur bei MAVS-Proteinen. Zukünftig könnten es Forscher bei allen Proteinkomplexen einsetzen, die symmetrische und filamentartige Stukturen aufweisen. Neben weiteren Signalproteinen könnten mit dem Verfahren auch viele Moleküle auf der Oberfläche von Bakterien untersucht werden. Die neue Strukturanalyse legt den Grundstein für die Wirkstoffforschung, hilft aber auch dabei das Immunsystem und dessen Reaktion besser zu verstehen. Das ist essentiell, um beispielsweise Wirkstoffe entwickeln zu können, die in die Regulierung unseres Immunsystems eingreifen. „Die Kombination von NMR-Daten mit einem Rechenalgorithmus zur Strukturbestimmung von helikalen Superstrukturen ist sowohl ein technischer, als auch biologischer Fortschritt“, sagt Ritter.

Über das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:

Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. www.helmholtz-hzi.de

Weitere Informationen:

Originalpublikation: http://m.pnas.org/content/early/2016/01/04/1513119113.abstract?sid=d7c5210d-5ab1...
Pressemitteilung und Bildmaterial: http://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/virusatta...

Susanne Thiele | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise