Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kampf den Freibeutern - Wie der Körper virale Moleküle erkennt

01.02.2008
Viren sind raffinierte Parasiten: Weil sie sich nicht selbst vermehren können, nutzen sie ihre Wirtszellen als Fabriken für den viralen Nachwuchs. Dazu schleusen sie oft nur die Bauanleitung für virale Proteine in ihre unfreiwilligen Gastgeber.

Meist bestehen diese Bauanleitungen aus RNA, eine unserem Erbmolekül DNA nahe verwandte Nukleinsäure. RNA spielt aber auch in den Zellen höherer Organismen eine wichtige Rolle - und ist damit nicht offenkundig als fremdes Material erkennbar. Dennoch sind die Wirtszellen den Parasiten nicht hilflos ausgeliefert.

Ein bestimmtes zelluläres Protein erkennt die fremde RNA und löst Alarm aus. Das aktiviert Abwehrzellen des Immunsystems und löst letztlich Apoptose aus, den programmierten Selbstmord der Zelle. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Professor Karl-Peter Hopfner, Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München, konnte nun zeigen, welche biochemischen Mechanismen der Erkennung viraler RNA zugrunde liegen. Die als Titelgeschichte der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Molecular Cell" veröffentlichte Arbeit zeigt, dass ein bestimmter Bereich des so genannten RIG-I-Proteins für die Erkennung wichtig ist, und entschlüsselt die dreidimensionale Struktur dieser Domäne.

Jede Zelle benötigt zum Leben ein ganzes Arsenal von Proteinen. Deren Bauanleitung ist in den Genen gespeichert, das sind Abschnitte des Erbmoleküls DNA im Zellkern. Soll ein bestimmtes Protein produziert werden, erfolgt in einem ersten Schritt die Abschrift des zugehörigen Gen in ein dazu passendes RNA-Molekül. Über Poren in der Membran des Zellkerns gelangt dieses in das Zellplasma, wo die Proteinfabriken der Zelle, so genannte Ribosomen, getreu der Bauanleitung die dazu passenden Proteine herstellen. "Diese Fließbandproduktion können Viren aber auch für ihre eigenen Zwecke nutzen", sagt Hopfner. "Die Parasiten bestehen in der Regel nur aus einem RNA-Molekül als Erbgut, das von einer kleinen Proteinkapsel umhüllt ist. Die RNA enthält in erster Linie die Bauanleitungen für neue Kapselproteine. Gelangt sie in eine Wirtszelle, wird diese umprogrammiert, so dass die Zellmaschinerie hauptsächlich neue Viruskapseln produziert. Diese werden mit viraler RNA gefüllt - und eine neue Virengeneration befällt weitere Zellen."

... mehr zu:
»Parasit »Protein »RNA »Wirtszelle »Zelle

Menschliche Wirtszellen sind den viralen Freibeutern aber nicht wehrlos ausgeliefert: Ein bestimmtes Protein, RIG-I, erkennt die fremde RNA und löst Alarm aus. Dann wird der Botenstoff Beta-Interferon produziert, der bestimmte Killerzellen aktiviert - die Vorhut der Körperabwehr. "Außerdem wird durch diese Reaktion das zelluläre Selbstmord-Programm eingeleitet", berichtet Hopfner. "Ohne Wirtszelle aber können sich die Viren nicht mehr vermehren." RIG-I unterscheidet virale RNA von zelleigener RNA anhand eines bestimmten chemischen Signals, ein so genanntes Triphosphat, das sich am Anfang des fadenförmigen RNA-Moleküls befindet. Auch die RNA im Zellkern trägt das Triphosphat-Ende. Auf dieses wird dann aber - anders als beim viralen Gegenstück - eine molekulare Kappe, das "Cap", gesetzt.

Dem Forscherteam gelangen nun erste Einblicke in die molekularen Mechanismen, die der Erkennung des RNA-Triphosphats zugrunde liegen. Dabei zeigte sich, dass ein bestimmter Bereich des RIG-I-Proteins für diesen Vorgang entscheidend ist. Nachdem sie Triphosphate erkannt hat, legt diese regulatorische Domäne einen molekularen Schalter um: Sie verbindet zwei RIG-I-Proteine in ein Tandem. "Wir glauben, dass dieser molekulare Schalter eine wesentliche Rolle spielt in der Signalkette hin zur Produktion von Beta-Interferon", so Hopfner. Zudem ist RIG-I eine ATPase, kann also die Energie aus der Spaltung des ATP-Moleküls nutzen. In diesem Fall wohl zur Erkennung der viralen RNAs sowie zur Einleitung der Immunantwort durch das Beta-Interferon. "Noch ist aber unklar, warum genau die Spaltung des ATPs nötig ist", betont Hopfner. "Denkbar ist, dass weitere Elemente viraler RNA wichtig sind, etwa um den Erkennungsprozess noch genauer und sicherer zu machen."

Mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse konnte zudem die dreidimensionale Struktur dieses Bereichs aufgeklärt werden. "Dabei gab es ein überraschendes Ergebnis", so Sheng Cui, einer der beiden Erstautoren der Studie. "Die Domäne ist Elementen in anderen Signalübertragungswegen der Zelle, den so genannten kleinen G-Proteinen, sehr ähnlich." Der Grund dafür ist noch nicht bekannt. Meist allerdings weist strukturelle Ähnlichkeit auf eine funktionale Gemeinsamkeit hin: Ähnliche Proteinbereiche erfüllen oft also ähnliche Aufgaben. Ob dies auch hier der Fall ist, soll die Fortführung des Projekts erweisen. "Es wäre denkbar, dass die Aktivierungsmechanismen von ganz unterschiedlichen Wegen der Signalübertragung in der Zelle auf atomarer Ebene mehr Gemeinsamkeiten haben als bisher angenommen", meint Hopfner. "Unsere Ergebnisse sind aber auf jeden Fall ein erster Schritt mit spannenden Ergebnissen - die eine ganze Reihe neuer Fragen aufwerfen."

An der vorliegenden Arbeit waren neben Hopfners Mitarbeitern die Forschungsgruppen von Professor Karl-Klaus Conzelmann, LMU, von Dr. Anne Krug, TU München, sowie Professor Takashi Fujita der Universität Tokyo, Japan, beteiligt. Die Studie wurde vor allem im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 455 "Virale Funktionen und Immunmodulation" gefördert sowie durch die Exzellencluster "Center for Integrated Protein Science (CiPSM)" und "Munich Center for Advanced Photonics (MAP)", denen Hopfner angehört. Ihm ist dabei vor allem ein Gesichtspunkt wichtig: "Unsere Studie zeigt wieder einmal, welch hervorragende Kooperationsmöglichkeiten es in München gibt, gerade auch für interdisziplinäre Untersuchungen."

Publikation:
"The C-Terminal Regulatory Domain Is the RNA 5´-Triphosphate Sensor of RIG-I",
Sheng Cui, Katharina Eisenächer, Axel Kirchhofer, Krzysztof Brzózka, Alfred Lammens, Katja Lammens, Takashi Fujita, Karl-Klaus Conzelmann, Anne Krug, and Karl-Peter Hopfner,
Molecular Cell, 1. Februar 2008, Bd. 29, S. 1-11
DOI 10.1016/j.molcel.2007.10.032
Ansprechpartner:
Professor Dr. Karl-Peter Hopfner
Genzentrum der LMU
Tel.: 089 / 2180-76953
Fax: 089 / 2180-76999
E-Mail: hopfner@lmb.uni-muenchen.de

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

Weitere Berichte zu: Parasit Protein RNA Wirtszelle Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Innovative Antikörper für die Tumortherapie
20.02.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

nachricht Nervenschmerzen zukünftig wirksamer behandeln
20.02.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten