Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zika-Viren bauen Wirtszellen zu „Virus-Fabriken“ um

01.03.2017

Wissenschaftler des Heidelberger Universitätsklinikums zeigten in einer aktuellen Veröffentlichung neue Einblicke in Zellen, die vom Zika-Virus befallen sind. Die Viren bauen Zellbestandteile so um, dass dort „Fabriken“ zur massenhaften Virusvermehrung entstehen. Die Entdeckungen könnten neue Ansätze zur Behandlung von Zika-Virusinfektionen und damit zum Schutz von Embryonen ermöglichen. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in der bekannten Fachzeitschrift „Cell Reports“ veröffentlicht.

Wie das Zika-Virus die Kontrolle über Zellorganellen menschlicher Leberzellen und Nerven-Stammzellen übernimmt, zeigten Wissenschaftler der Abteilung „Molekulare Virologie“ am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg mit Licht- und Elektronenmikroskopie.


Zytoskelett (rot) in normaler (li) und mit Zika-Virus infizierter Leberzelle (re). Grüne Punkte: virale Vermehrungsfabriken, die sich nahe Zellkern (blau) anhäufen und vom Zytoskelett umgeben sind.

M. Cortese und R. Bartenschlager, Zentrum für Infektiologie, Molekulare Virologie, Universitätsklinikum Heidelberg

Dabei stellten sie fest, dass die beiden bekannten Stämme des Virus ihre Wirtszellen so umbauen, dass darin „Fabriken“ zur Vermehrung der Krankheitserreger entstehen. „Diese Strukturen entsprechen denjenigen, die wir bereits vom fieberauslösenden Dengue-Virus kennen. Beide Virus-Arten sind extrem nah verwandt“, sagt Prof. Ralf Bartenschlager, Direktor der Abteilung „Molekulare Virologie“ und Senior-Autor der neuen Studie.

Wie das Dengue-Virus kapert das Zika-Virus das sogenannte Endoplasmatische Reticulum, ein mit dem Zellkern verbundenes Membransystem, in dem Eiweiße entstehen. Die Viren nisten sich dort ein, vermehren ihr Erbgut in geschützten Membranbläschen, die sie am Endoplasmatischen Reticulum hervorrufen und bilden über verschiedene Zwischenschritte neue, fertig verpackte Nachkommen.

Das Besondere am Zika-Virus ist jedoch, dass es außerdem auf einzigartige Weise das „innere Gerüst“ der Zelle – das sogenannte Zytoskelett – umgestaltet. Die Bestandteile des Zytoskeletts haben vielfältige Aufgaben: Sie kontrollieren beispielsweise Form, Wachstum und Bewegung der Wirtszellen, sorgen für mechanischen Halt und koordinieren Transportvorgänge in der Zelle. „Zika-Virusinfektionen verursachen eine drastische Störung dieses Netzwerkes in den Zellen. Sie verwandeln die normalerweise locker verteilten Elemente in eine Art Käfig, der ihre Vermehrungszentren umgibt", so Bartenschlager.

Das Zytoskelett – ein unfreiwilliger Helfer der Zika-Viren?

Die interessante Frage für die Forscher ist nun, wozu dieser zellinnere Umbau eigentlich dient. Handelt es sich um eine reine Verdrängung der Zellorganellen durch das Wachstum der „Virus-Fabriken“? Prof. Ralf Bartenschlager vermutet, dass mehr dahinter steckt: „Wir nehmen an, dass das Zytoskelett eine aktive Rolle bei der Vermehrung der Viren spielt. Es könnte zum Beispiel bestimmte Stoffe transportieren, die die Viren benötigen. Möglich wäre auch eine Art Schutzfunktion vor Angriffen durch das körpereigene Immunsystem, das die Zelle überwacht und fremdes Erbgut zerstört.“

Das Zika-Virus ist bereits seit 1947 bekannt, geriet aber erst im Jahr 2015 in den Fokus der weltweiten Aufmerksamkeit, als ein Zusammenhang von Zika-Virusinfektionen und Schädigungen von Neugeborenen in Lateinamerika hergestellt wurde. Zika-Viren infizieren nur bestimmte Zelltypen, unter anderem die Vorläufer von Nervenzellen in Embryonen. „Das Zytoskelett hat eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Nervenzellen", sagt Dr. Mirko Cortese, Erstautor der Studie. „Möglicherweise stehen die durch das Zika-Virus im Zytoskelett ausgelösten Veränderungen in einem Zusammenhang mit der Mikrozephalie und den neurodegenerativen Störungen, die bei einer angeborenen Zika-Virusinfektion vorliegen.“

Ein Krebsmedikament hemmt in Zellkultur die Vermehrung der Viren

Die Forscher wollen nun in Tiermodellen untersuchen, ob bestimmte Medikamente, die die Aktivität des Zytoskeletts hemmen, auch gegen Zika-Viren wirken. Im Fokus stehen hier Substanzen wie Paclitaxel aus der Rinde von Eiben, das eigentlich zur Behandlung verschiedener Krebsarten eingesetzt wird und auch in der Spätphase der Schwangerschaft sowie während des Stillens eingenommen werden kann. „In unseren Zellkulturen hat sich bereits gezeigt, dass es eine Verbindung zwischen der Dynamik des Zytoskeletts und der Zika-Virus-Vermehrung gibt. Wir hoffen daher, dass wir neue Wege für eine Behandlung identifizieren können“, sagt Ralf Bartenschlager.

Prof. Ralf Bartenschlager forscht und lehrt seit 2002 an der Universität Heidelberg und wurde für seine Forschungen wiederholt ausgezeichnet. So erhielt er 2016 den Lasker-DeBakey-Preis - die höchste Auszeichnung der USA für klinisch-medizinische Forschung - und vor wenigen Wochen den mit 150.000 Euro dotierten Wissenschaftspreis der Hector Stiftung.

Kontakt:
Prof. Dr. Ralf Bartenschlager
Universität Heidelberg
+49 (0) 6221 564225
Ralf.Bartenschlager@med.uni-heidelberg.de

Literatur:
Cell Reports, Cortese et al.: “Ultrastructural characterization of Zika virus replication factories” http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(17)30179-1 DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.014

Weitere Informationen:

https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Molekulare-Virologie.5926.0.html Molekulare Virologie am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg
https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Molecular-Virology.104862.0.html Molecular Virology
http://www.dzif.de/ Deutsches Zentrum für Infektionsforschung
http://www.cell.com/cell-reports Cell reports

Julia Bird | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie