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 Neuer Behandlungsansatz für Juckreizgeplagte
15.08.2018 | Universität Zürich

nachricht Cholestase: Riss in Lebermembran lässt Galle abfließen
15.08.2018 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

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: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

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

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungsnachrichten

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Workshop zum Sensordatenmanagement im September

16.08.2018 | Seminare Workshops

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