Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg haben zum ersten Mal die detaillierte Struktur der Hülle, die das genetische Material von Retroviren wie HIV umgibt, in einem entscheidenden und potenziell gefährdeten Stadium ihres Lebenszyklus entdeckt : wenn sie noch gebildet werden. Die Studie, die heute online in Nature veröffentlicht wurde, liefert Informationen zu einem Teil des Virus, der ein potenzielles zukünftiges Medikamentenziel sein könnte.
Wenn ein Retrovirus reift, ordnen sich die beiden Teile seines Schalenproteins (rot und blau oder gelb und blau) dramatisch neu an, verdrehen sich und bewegen sich voneinander weg. Bildnachweis: EMBL / T.Bharat
Retroviren bestehen im Wesentlichen aus genetischem Material, das in einer Proteinhülle eingeschlossen ist, die wiederum von einer Membran umgeben ist. Nach dem Eintritt in eine Zielzelle - im Falle von HIV, einer der Zellen unseres Immunsystems - repliziert sich das Virus und produziert mehr Kopien von sich selbst, von denen jede aus einem Gemisch viraler und zellulärer Komponenten zu einem unreifen Virus zusammengesetzt werden muss .
"Alle notwendigen Komponenten werden in der Wirtszelle zusammengeführt, um das unreife Virus zu bilden, das dann zu einem Partikel reifen muss, das andere Zellen infizieren kann", sagte John Briggs, der die Forschung am EMBL leitete. "Wir haben festgestellt, dass die Änderungen an der Viren-Shell dramatischer sind als erwartet."
Sowohl die reifen als auch die unreifen Virusschalen sind wabenartige Gitter aus sechseckigen Einheiten. Mit einer Kombination aus Elektronenmikroskopie und computergestützten Methoden untersuchten Briggs und Kollegen, welche Teile der Schlüsselproteine zusammenkleben, um die Wabe der unreifen Schale zu bilden. Es stellte sich heraus, dass sich diese Teile sehr von den Teilen unterscheiden, aus denen die ausgereifte Schale besteht. Dieses Wissen wird Wissenschaftlern helfen, herauszufinden, wie sich das unreife Virus in der Zelle ansammelt und wie sich die Schalenproteine neu anordnen, um von einer Form in die andere zu gelangen.
Die Rolle und Form der Proteinhülle (blau / orange) ändert sich von der unreifen (oben) zur reifen Form des Virus (unten). Bildnachweis: EMBL / T.Bharat.
Ergebnisse wie diese könnten sich eines Tages für diejenigen als wertvoll erweisen, die neue Arten von antiretroviralen Therapien entwickeln möchten. Viele antiretrovirale Medikamente blockieren bereits das Enzym, das normalerweise die Bestandteile der unreifen Hülle trennt, damit diese reifen kann. Derzeit gibt es jedoch keine zugelassenen Medikamente, die auf diese Hülle selbst einwirken und verhindern, dass sich das Enzym festsetzt.
Obwohl die in dieser Studie abgebildeten Virusschalen vom Mason-Pfizer-Affenvirus abstammen und im Labor künstlich hergestellt wurden, ähneln sie in ihrer natürlichen Form stark denen sowohl dieses Virus als auch des HIV-Virus, die sehr ähnlich sind.
"Wir brauchen noch viel detailliertere Informationen, bevor das Medikamentendesign wirklich in Betracht gezogen werden kann", schließt Briggs, "aber es ist ein Schritt vorwärts, endlich reife und unreife Strukturen vergleichen zu können."
Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Tomas Ruml am Institut für Chemische Technologie in Prag, Tschechische Republik, durchgeführt.
Neuauflage mit Genehmigung des European Molecular Biology Laboratory.