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 Verschwindende Äderchen: Diabetes schädigt kleine Blutgefäße am Herz und erhöht das Infarkt-Risiko
23.03.2017 | Technische Universität München

nachricht Ein Knebel für die Anstandsdame führt zu Chaos in Krebszellen
22.03.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

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: 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