Australische Wissenschaftler haben kürzlich erstmals enthüllt, wie das Tollwutvirus erfolgreich menschliche Zellen „kapert“. Dieser Durchbruch soll den Weg für die Entwicklung neuer antiviraler Medikamente und Impfstoffe ebnen. Das von der Monash University und der University of Melbourne geleitete Forschungsteam veröffentlichte in Nature Communications einen Artikel, in dem es heißt, dass das Tollwutvirus zwar nur eine sehr kleine Anzahl an Proteinen produziert, aber viele Schlüsselaktivitäten innerhalb von Zellen regulieren kann.

Experten gehen davon aus, dass derselbe Mechanismus auch von Hochrisikoviren wie dem Nipah-Virus und dem Ebola-Virus ausgenutzt werden könnte. Sollte sich dies bestätigen, wäre es möglich, Medikamente zu entwickeln, die gängige Virenstrategien blockieren.

Bilder menschlicher Zellen unter einem konfokalen Mikroskop zeigen, dass das Tollwutvirus-P3-Protein (grün) eine tröpfchenartige Struktur im Zellkern bildet (blau), sich im Nukleolus befindet und sich mit dem Strukturgerüst der Zelle, den Mikrotubuli (rot), zu einer bündelartigen Struktur verbindet. Bildquelle: Stephen Rawlinson, Monash University

Associate Professor Mosley, Leiter des Viral Pathogenesis Laboratory am Monash Biomedicine Discovery Institute (BDI) und Co-Autor der Studie, betonte: „Der Grund, warum Viren wie Tollwut tödlich sind, liegt darin, dass sie viele Lebensaktivitäten in infizierten Zellen vollständig übernehmen können: wie die Übernahme des Proteinherstellungsmechanismus, die Störung des Informationsübertragungs-„Postsystems“ innerhalb der Zelle und sogar die Abschaltung des Abwehrmechanismus, der die Sicherheit des Körpers schützen soll.“

„Wissenschaftler haben sich schon immer gefragt: Wie können Viren mit so wenigen Genen eine solch komplexe Kontrolle erreichen? Beispielsweise verfügt das Tollwutvirus nur über etwa fünf Proteine, während menschliche Zellen über mehr als 20.000 verfügen.“

Dr. Rawlinson vom Mosley Laboratory des BDI, der Co-Erstautor des Artikels, sagte, dass das Verständnis, wie eine sehr kleine Anzahl viraler Proteine ​​so viele Aufgaben erfüllen kann, dabei helfen wird, neue Wege zu finden, um bei Infektionen einzugreifen. „Unsere Forschung gibt die Antwort. Wir haben herausgefunden, dass das P-Protein, ein Schlüsselprotein des Tollwutvirus, aufgrund seiner Fähigkeit, sich zu verformen und an RNA zu binden, mehrere Funktionen hat.“

„Es ist erwähnenswert, dass RNA der Kernbestandteil der aktuellen neuen Generation von RNA-Impfstoffen ist; innerhalb von Zellen ist RNA für wichtige Aufgaben wie die Übertragung genetischer Informationen, die Regulierung von Immunantworten und die Herstellung von Lebensbausteinen verantwortlich.“

Professor Gooley, Leiter des Gooley Laboratory an der University of Melbourne, ist Mitautor des Artikels. Er fügte hinzu: Durch die Sperrung des RNA-Systems kann das P-Protein des Tollwutvirus verschiedene physikalische „Zustände“ innerhalb der Zelle wechseln, in mehrere flüssige Zellkompartimente eindringen, wichtige Verbindungen übernehmen und die Zelle in eine hocheffiziente Virusfabrik verwandeln.

„Obwohl sich diese Studie auf Tollwutviren konzentriert, werden ähnliche Strategien wahrscheinlich auch von Hochrisikoviren wie Nipah und Ebola angewendet. Das Verständnis dieses neuen Mechanismus wird große Hoffnung für die Entwicklung neuer antiviraler Medikamente oder Impfstoffe geben, die die Virusvariabilität gezielt blockieren.“

Dr. Rawlinson betonte, dass diese Entdeckung das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft über „multifunktionale virale Proteine“ neu definieren wird. „In der Vergangenheit wurde diese Art von Protein oft mit einem aus vielen ‚Wagen‘ zusammengesetzten Zug verglichen, wobei jeder ‚Wagen‘ (Modul) seine eigene Rolle erfüllte. Nach der traditionellen Auffassung sollte eine Verkürzung des Proteins die entsprechende Funktion verlieren. Die Realität ist jedoch, dass einige kürzere virale Proteine ​​neue Funktionen erhalten haben. Unsere Forschung zeigt, dass Multifunktionalität nicht nur durch die Kombination von Modulen entsteht, sondern auch durch die gesamten strukturellen Veränderungen dieser Module, nachdem sie miteinander interagieren – wie etwa die Bildung neuer RNA-Bindungsfähigkeiten.“

Associate Professor Mosley fügte hinzu, dass diese Fähigkeit, RNA zu binden, es viralen Proteinen ermöglicht, frei zwischen verschiedenen Flüssigkeitskompartimenten innerhalb der Zelle zu pendeln. „Auf diese Weise kann es in viele Zellkompartimente eindringen und diese manipulieren, die Schlüsselprozesse wie die Immunabwehr und die Proteinsynthese steuern. Unsere Forschung liefert eine neue Erklärung für den Mechanismus, durch den Viren begrenzte Gene nutzen, um flexible, plastische und komplex steuernde Proteine ​​herzustellen.“

An der Studie beteiligten sich eine Reihe führender wissenschaftlicher Forschungseinrichtungen Australiens, darunter die Monash University, die University of Melbourne, die Australian Nuclear Science and Technology Organization (Australian Synchrotron Radiation Light Source), das Doherty Institute of Infection and Immunity, die Australian Commonwealth Science and Industry Organization (CSIRO), das Australian Centre for Disease Control and Prevention (ACDP) und die Deakin University.

Zusammengestellt von /ScitechDaily