Die Protein-Kapsel des HI-Virus (pink) passiert als Ganzes eine Pore (grau) in...
Die Protein-Kapsel des HI-Virus (pink) passiert als Ganzes eine Pore (grau) in der Zellkernmembran (gelb), wo sie zerfällt und das Viren-Erbgut freisetzt

Bildquelle: Zila et al., Cell 2021 (CC-BY-ND 4.0)

Infektionsmechanismus geklärt

HIV: Forscher ertappen Virus "auf frischer Tat"

Wissenschaftlern des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg und des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie in Heidelberg (EMBL) ist es erstmals gelungen, das HI-Virus beim Transport in den Kern der infizierten Zelle abzubilden.

Die elektronentomografischen Aufnahmen zeigen: Die Protein-Hülle des Virus passiert die Kernpore als Ganzes und zerbricht erst im Inneren des Zellkerns, wo es die Virus-Erbinformation freisetzt. Die aktuell in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Arbeiten klären einen wichtigen Mechanismus bei der Integration des Virus-Erbguts in den infizierten Zellen.

Bisher ist man davon ausgegangen, dass das Capsid nicht durch die Poren passt. Die Frage, wie das Virenerbgut in den Zellkern kommt, ist aber essentiell für seine Vermehrung

Hans-Georg Kräusslich

Das Humane Immundefizienz-Virus (HIV-1) infiziert primär bestimmte Zellen des Immunsystems und schwächt auf diese Weise die körpereigene Krankheitsabwehr massiv. Das Erbgut des Virus ist in einer kegelförmigen Proteinkapsel, dem aus sechseckigen Einzelteilen zusammengesetzten Capsid, sicher verpackt. Wie bei der Infektion das Capsid durch die Zellhülle in das Innere der Zelle gelangt, ist zwar bekannt. Unklar war bisher aber, wie das virale Erbmaterial aus dem Capsid in den Zellkern gelangt, wo es die Bildung neuer Viren anstößt.

Hier greifen die Arbeiten der Heidelberger Kooperation an. Mit Hilfe neu entwickelter Methoden zur dreidimensionalen Darstellung molekularer Komplexe in Virus-infizierten Zellen gelang es den Wissenschaftlern, das Virus-Capsid unmittelbar beim Transport in den Kern abzubilden. „Bisher ist man davon ausgegangen, dass das Capsid nicht durch die Poren passt“, erläutert Prof. Dr. Hans-Georg Kräusslich, Ärztlicher Direktor des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg. „Die Frage, wie das Virenerbgut in den Zellkern kommt, ist aber essentiell für seine Vermehrung. Unsere Ergebnisse unterstützen daher die Suche nach neuen Zielstrukturen für zukünftige Therapieansätze.“ Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten können zwar die Vermehrung der Viren im Körper unterdrücken, eine echte Heilung mit Elimination der Viren ist jedoch noch nicht möglich.

Für den detaillierten Blick auf das Innenleben im Labor infizierter Immunzellen nutzten die Wissenschaftler hochauflösende Imaging-Techniken: Mithilfe der Elektronenmikroskopie Core Facility (EMCF) der Universität Heidelberg und der Kryo-Elektronenmikroskopie Service-Plattform (cryo-EM-EMBL) des EMBL kombinierten sie verschiedene Methoden der Licht- und Elektronenmikroskopie und rekonstruierten aus den Daten dreidimensionale Bilder der molekularen Strukturen. So konnten Zusammensetzung und Architektur der viralen Komplexe und deren Interaktion mit den zellulären Strukturen hochauflösend dargestellt werden. „Die enge Zusammenarbeit unserer beiden Einrichtungen und die Kombination von spezialisierter Technik hat dazu beigetragen, ein weiteres Puzzleteil der HIV-Infektion ins Gesamtbild einzufügen“, sagt Dr. Martin Beck, ehemaliger Forschungsgruppenleiter am EMBL und seit 2019 Direktor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt.


Quelle: Universitätsklinikum Heidelberg

11.02.2021

Mehr aktuelle Beiträge lesen

Verwandte Artikel

Photo

HIV

Wie Therapeutika wirken und Viren Resistenzen entwickeln

Mittels höchstauflösender bildgebender Verfahren haben Wissenschaftler der Molecular Medicine Partnership Unit, einer Kollaboration zwischen Universitätsklinikum Heidelberg und EMBL, die bislang…

Photo

HIV, Hepatitis & Co. auf der Spur

Wie Viren chronisch werden

Chronische Virusinfektionen wie HIV oder Hepatitis gehören weltweit zu den größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit. Während nach überstandenen akuten Viruserkrankungen meist eine…

Photo

Impfstoffe

Vermehrung von Zikaviren im Labor geglückt

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg schaffen wichtige Voraussetzung für weitere Studien mit dem Virus und für die Produktion von Impfstoffen.

Verwandte Produkte

FUJIFILM Wako - Autokit CH50 Assay

Clinical Chemistry

FUJIFILM Wako - Autokit CH50 Assay

Wako Chemicals GmbH
Lifotronic - FA-160 Immunofluorescence Analyzer

Other

Lifotronic - FA-160 Immunofluorescence Analyzer

Lifotronic Technology Co., Ltd
Mindray – BC-6200 / 6000 Auto Hematology Analyzer

Blood Cell Couner

Mindray – BC-6200 / 6000 Auto Hematology Analyzer

Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd
Sarstedt – Cell Culture Products

Specialties

Sarstedt – Cell Culture Products

SARSTEDT AG & CO. KG
Newsletter abonnieren