Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem HI-Virus auf der Spur: Forscherteam macht sichtbar, wie AIDS-Erreger sich im Körper vermehrt

04.10.2019

Einem Forscherteam um Prof. Christian Eggeling vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Universität Oxford ist es gelungen, mit höchstauflösender Bildgebung millisekundengenau sichtbar zu machen, wie das HI-Virus sich zwischen lebenden Zellen verbreitet. Mit superauflösender STED-Fluoreszenzmikroskopie liefern die Forschenden erstmals einen direkten Beweis dafür, dass der AIDS-Erreger zum Vervielfältigen ein bestimmtes Lipidmilieu schafft. „Wir haben eine Methode geschaffen, um zu erforschen, wie sich die Vermehrung potentiell verhindern lässt“, so Eggeling. Die Ergebnisse veröffentlichten sie am 2. Oktober 2019 in Science Advances.

In den Fokus nahmen die Forschenden die Schleuse, durch die das HI-Virus (Human Immunodeficiency Virus/ Erworbenes Abwehrschwäche-Syndrom) wieder aus der Zelle heraustritt, nachdem es sie infiziert hat: die Plasmamembran der Wirtszelle. Als Marker diente ihnen dabei das Protein Gag, das die Vorgänge bei der Reifung des Virus koordiniert.


Christian Eggeling vom Leibniz-IPHT und der Friedrich-Schiller-Universität Jena

Jan-Peter Kasper/ Friedrich-Schiller-Universität Jena

„Dort, wo sich dieses Protein sammelt, laufen die entscheidenden Prozesse ab, die dazu führen, dass die Viren sich freisetzen und weitere Zellen infizieren“, erläutert Christian Eggeling. Um diese zu entschlüsseln, haben sich die Forschenden die Diffusion an diesem Ort der Knospung — des „budding“ — des Viruspartikels angesehen.

Sie fanden heraus, dass nur bestimmte Lipide mit dem HI-Virus wechselwirken. Zwar waren diese Lipide prinzipiell schon vorher bekannt, aber das Forscherteam konnte diese Wechselwirkung erstmals direkt an der lebenden und infizierten Zelle nachweisen.

Angriffspunkt, um die Vermehrung des Virus zu verhindern

„Damit haben wir einen potentiellen Angriffspunkt, an dem antivirale Medikamente ansetzen könnten“, so Christian Eggeling. „Zu wissen, welche Moleküle das HI-Virus braucht, um aus der Zelle herauszutreten und sich zu vervielfältigen, ist eine entscheidende Voraussetzung, um zu erforschen, wie sich dies verhindern lässt. Mit unserer Technik können wir das jetzt direkt und live verfolgen.“ Mit seinem Team will Eggeling nun Antikörper entwickeln, die genau diese Moleküle angreifen — und so die Verbreitung des Virus unterdrücken.

„Wir wollen diese Antikörper nicht nur in medizinischer Hinsicht untersuchen, sondern herausfinden, wie man ihre biophysikalische Wechselwirkung nutzen kann, um ihre Wirksamkeit zu verstärken“, umschreibt Eggeling sein Forschungsprogramm.

„Dazu analysieren wir biologische Vorgänge — nämlich die Interaktion von Zellen und Molekülen — mithilfe physikalischer Parameter wie Diffusion.“ Vor einem guten Jahr ist der Physiker von Oxford nach Jena gewechselt. Neben seiner Professur für „Superresolution Microscopy“ an der Universität leitet er am Leibniz-IPHT die Forschungsabteilung „Biophysikalische Bildgebung“. Er führt zudem noch seine Arbeitsgruppe in der MRC Human Immunology Unit und am Wolfson Imaging Centre des Weatherall Institute of Molecular Medicine der Universität Oxford.

Um auf kleinster, molekularer Ebene zu verstehen, wie Krankheiten entstehen, kombiniert Christian Eggeling räumlich superauflösende Fluoreszenzmikroskopie-Techniken mit Methoden, die es ermöglichen, die Bewegung markierter Moleküle in Echtzeit zu verfolgen. So können er und sein Forscherteam einzelne Moleküle — etwa in Zellmembranen — in lebenden Zellen räumlich und zeitlich untersuchen.

„Das ermöglicht es uns, zelluläre Mechanismen auf molekularer Ebene zu enthüllen, die für bisherige Untersuchungsmethoden viel zu schnell sind und auf viel zu kleinen räumlichen Skalen ablaufen.“

Neue superauflösender Fluoreszenzmikroskopietechniken hat Christian Eggeling zuvor bereits am Göttinger Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in der Gruppe von Stefan W. Hell erforscht. Stefan Hell erhielt dafür zusammen mit Eric Betzig und William E. Moerner im Jahr 2014 den Nobelpreis für Chemie. In Jena möchte Eggeling nun in enger Zusammenarbeit mit Biologen und Medizinern herausfinden, wie man diese Methoden nutzen kann, um Krankheiten frühzeitiger und genauer zu erkennen und möglicherweise sogar zu verhindern.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Christian Eggeling
Friedrich-Schiller-Universität Jena // Institut für Angewandte Optik und Biophysik sowie Leibniz-Institut für Photonische Technologien // Leiter der Forschungsabteilung Biophysikalische Bildgebung

+49 3641 206-401 (Leibniz-IPHT); +49 3641 9-47670 (Universität)
christian.eggeling(a)leibniz-ipht.de; christian.eggeling@uni-jena.de

Originalpublikation:

C. Favard, J. Chojnacki, P. Merida, N. Yandrapalli, J. Mak, C. Eggeling, D. Muriaux: HIV-1 Gag specifically restricts PI(4,5)P2 and cholesterol mobility in living cells creating a nanodomain platform for virus assembly. In: Science Advances 2019, 5. 

DOI: 10.1126/sciadv.aaw8651

Weitere Informationen:

https://www.leibniz-ipht.de/institut/presse/aktuelles/detail/christian-eggeling-...

Lavinia Meier-Ewert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sauerstoffreiche Seen als Quelle für Methan identifiziert
05.12.2019 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Wie sich Blüten an ihre Bestäuber anpassen
05.12.2019 | Universität Wien

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: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Im Focus: Auxetische Membranen - Paradoxes Ersatzgewebe für die Medizin

Ein Material, das dicker wird, wenn man daran zieht, scheint den Gesetzen der Physik zu widersprechen. Der sogenannte auxetische Effekt, der auch in der Natur vorkommt, ist jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Eine neue, vor kurzem im Fachblatt «Nature Communications» veröffentlichte Studie der Empa zeigt nun, wie sich das erstaunliche Materialverhalten weiter steigern lässt – und sogar für die Behandlung von Verletzungen und Gewebeschäden genutzt werden kann.

Die Natur macht es vor: Ein Kälbchen, das am Euter der Mutterkuh Milch saugt, nutzt eine faszinierende physikalische Eigenschaft der Kuhzitze: Diese besteht...

Im Focus: Meteoritengestein ist "bessere Diät"

Archaeon kann Meteoritengestein aufnehmen – und sich davon ernähren

Das Archaeon Metallosphaera sedula kann außerirdisches Material aufnehmen und verarbeiten. Das zeigt ein internationales Team um Astrobiologin Tetyana...

Im Focus: The coldest reaction

With ultracold chemistry, researchers get a first look at exactly what happens during a chemical reaction

The coldest chemical reaction in the known universe took place in what appears to be a chaotic mess of lasers. The appearance deceives: Deep within that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

05.12.2019 | Energie und Elektrotechnik

Schweizer Weltraumteleskop CHEOPS: Raketenstart voraussichtlich am 17. Dezember 2019

05.12.2019 | Physik Astronomie

Höchster deutscher Forschungspreis geht nach Freiburg

05.12.2019 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics