Viren wie Stiere am Nasenring gepackt

Marburger Virologen klären nach zehnjähriger Forschungsarbeit Funktionsweise der Virus-Abwehr auf.

Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Marburger Virologen Professor Friedemann Weber hat herausgefunden, wie der Körper Viren abwehrt.

Marburg.
Zellen haben Türsteher gegen ungebetene Gäste: Die Abwehr des Körpers gegen Viren beginnt früher als bisher gedacht, nämlich bereits unmittelbar, nachdem die Erreger in die Zelle eingedrungen sind. Das hat ein internationales Forscherteam unter Marburger Federführung herausgefunden. Die Wissenschaftler konnten unter Leitung von Professor Friedemann Weber auch sichtbar machen, an welcher Stelle das angeborene Immunsystem den Fremdkörper angreift. Die jetzt veröffentlichten Forschungsergebnisse haben eine Vorlaufzeit von fünf Jahren, bis Weber und das von ihm geleitete Team die Erfolgsmeldung publiziert hat. Voraussetzung dafür waren langjährige Grundlagenarbeit im Labor und zahlreiche von Weber betreute Diplomarbeiten, bis die Hypothese der Forscher auch wissenschaftlich bewiesen war. Dabei ging es dem Marburger Virologen zunächst vor allem um die Frage, wie die von den körpereigenen Zellen bei der Abwehr von Virus-Infektionen gebildete Substanz funktioniert und welche Signalwege bei der Immunabwehr genutzt werden.

Den Forschern war bereits bekannt, dass es neben den so-genannten „Toll-Like-Rezeptoren“ auch im Zellplasma Rezeptoren gibt, die der Virusabwehr dienen. Die Forscher wissen: Um Viren wie Grippe- oder Aids-Erreger abzuwehren, muss der „Eindringling“ rasch erkannt werden. An diesem Prozess sind die so genannten „Helicasen“ beteiligt. Sie sind dafür zuständig, verflochtene Stränge der Erbsubstanz RNA zu entwinden. Eine diese Helicasen, die sehr entscheidend für den Prozess ist, heißt RIG-I. „Unsere Studie sollte klären, ob, wie und wann RIG-I die RNA der eindringenden Viren erkennt“, erklärt der Virologe Professor Weber.Mechanismus war bisher weitgehend unbekannt „Unsere Befunde zeigen: Die Abwehr gegen Viren beginnt in dem Moment, in dem ein Virus in die Zelle eindringt, also zum frühestmöglichen Zeitpunkt einer Infektion“, erläutert Weber.

Sobald RIG-I sich an das Erbmaterial eindringender Viren bindet, ändert es seine Gestalt, lagert sich zu mehreren zusammen und setzt so die Abwehrmechanismen der Zelle in Gang. Bislang war jedoch weitgehend unbekannt, welcher konkrete Teil des Virus eine Helicase stimuliert. Um das herauszufinden, machten die Wissenschaftler Gebrauch von einer Vielzahl natürlich vorkommender Virenstämme, die unterschiedliche Eigenschaften haben. So konn-ten sie jeweils genau einen As-pekt der Immunabwehr isoliert betrachten: den Zeitpunkt des ersten Angriffs, das dafür ver-antwortliche Protein und die Zielstruktur auf dem Virus. Dabei stellten sie anhand der Bilder von Spezialmikroskopen folgenden Mechanismus fest: Sobald ein Virus in die Zelle eingedrungen ist, setzt sich das RIG-I-Protein an eine bestimmte Stelle von dessen RNA, nämlich genau dort, wo diese zu einer Art Schleife gewunden ist. „RIG-I packt das Virus wie einen Stier am Nasenring“, erläutert Studienleiter Weber (siehe ARTIKEL unten). Die RNA der eindringenden Viren ist normalerweise durch das Enzym Polymerase bedeckt und geschützt. Aber zu bestimmten Zeiten macht dieses Enzym die RNA zugänglich, beispielsweise, damit die Erbinformation kopiert wird. „Da RIG-I überall in der Zellgrundsubstanz vorhanden ist, scheint es die kurzzeitig entblößten Stellen dann rasch zu besetzen“, vermuten die Wissenschaftler. Das Verständnis der Funktionsweise der Virusabwehr durch das angeborene Immunsystem ist aus Sicht von Professor Weber ein wichtiger Grundstein auf dem Weg zu verbesserten Therapiemöglichkeiten. So könnte man bei weiteren Forschungen der Frage nachgehen, wie eine optimale Struktur für die Anregung des RIG I-Protein aussieht. Dies könnte nach Webers Ansicht vor allem bei der Entwicklung neuartiger Impfstoffe erfolgversprechend sein.

Beim Kampf des Körpers gegen Grippeviren hingegen verspricht sich Weber allerdings nicht allzu viel von einer weiteren Stärkung der Immunantwort des Körpers. „Das ist schon jetzt wie eine geladene Waffe. Bei einer zu starken Interferon-Antwort kommt es zu starken Nebenwirkungen und Autoimmun-Krankheiten können auftreten“, berichtet der Marburger Virologe.

Quelle: Oberhessische Presse

Acht Millionen Euro für Uni-Virologen

DFG fördert gemeinsamen Sonderforschungsbereich von Marburg und Gießen.

Erfolgsmeldung für die Virologen der Universitäten Marburg und Gießen: Für ihre gemeinsamen Forschungen bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft acht Millionen Euro.

Quelle: Oberhessische Presse

Gemeinsam gegen gefährliche Krankheitserreger

Die Universitäten in Marburg und Gießen erhalten einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB), der dem Thema der so genannten RNA-Viren gewidmet ist; hierzu zählen beispielsweise das Influenza-A- oder das SARS-Virus. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Errichtung des SFB mit voraussichtlich gut acht Millionen Euro für zunächst vier Jahre.

„Die Entscheidung der DFG belegt, dass die mittelhessischen Universitäten dank ihrer vorausschauenden Planung wettbewerbsfähige Bedingungen für die Lebenswissenschaften bieten“, erklärt anlässlich der Bewilligung Professorin Dr. Katharina Krause, die Präsidentin der Philipps-Universität Marburg. „Mit dem Marburger BSL4-Labor, einem der modernsten virologischen Einrichtungen weltweit, steht an der Philipps-Universität eine Forschungsinfrastruktur zur Verfügung, die eine wissenschaftliche Untersuchung höchst gefährlicher Krankheitserreger möglich macht“, führt Krause aus. „Der gemeinsame SFB ist ein weiteres Beispiel für die hervorragend funktionierende Partnerschaft zwischen den Universitäten Gießen und Marburg, die wir soeben durch unsere Forschungsallianz bekräftigt und gestärkt haben“, sagt Professor Dr. Joybrato Mukherjee, der Präsident der Justus-Liebig-Universität Gießen.

„Die überwiegende Mehrheit derjenigen Viren, die sich neu ausbreiten, hat ein Genom auf RNA-Basis“,erläutert Professor Dr. Stephan Becker, Direktor des Instituts für Virologie der Philipps-Universität und Koordinator des neuen SFB 1021. „Die besonderen biologischen Eigenschaften dieser RNA-Viren begünstigen ihre Ausbreitung über Artengrenzen hinweg von einem Wirt zu einem anderen, insbesondere auch vom Tier zum Menschen“, ergänzt Beckers Stellvertreter, der Gießener Virologe Professor Dr. John Ziebuhr.

RNA-Viren können sich besonders gut an neue Bedingungen anpassen, weil sie eine ungewöhnlich große genetische Variabilität aufweisen. Der Grund: Das Enzym Polymerase, mit dem das Erbgut dieser Viren vervielfältigt wird, unterscheidet sich in einem entscheidenden Punkt von den Polymerasen anderer Viren – es nimmt keine Korrektur von Fehlern vor, die bei der Replikation immer wieder vorkommen. Auf diese Weise entstehen in kurzer Zeit zahlreiche neue Virusvarianten, die in vielen Fällen auch neue Eigenschaften besitzen. Die Unzuverlässigkeit der viralen RNA-Polymerase beim Kopieren des viralen Genoms ist also die Ursache dafür, dass sich RNA-Viren besonders schnell an neue Wirte anpassen oder auch neue krankmachende Eigenschaften entwickeln können.

Die Initiatoren des neuen Verbunds planen, RNA-Viren auf mehreren Ebenen zu erforschen. Dazu gehört das Schicksal der viralen RNA in der infizierten Zelle, insbesondere ihre Synthese und ihre vielfältigen biologischen Aufgaben. Weitere Schwerpunkte bilden virale Faktoren, die die Schwere des Krankheitsbildes bestimmen, sowie zelluläre Abwehrmechanismen gegen Virusinfektionen und virale Faktoren, die diesen Mechanismen entgegenwirken. Hierfür untersuchen die beteiligten Wissenschaftler vor allem solche Viren, die genetisch nah verwandt sind, sich jedoch in ihrem Infektionsverhalten und ihren krankmachenden Eigenschaften unterscheiden. „Wir erwarten, dass sich daraus neue Eingriffsmöglichkeiten gegen Virusinfektionen ergeben“, erklärt Becker. Als zentrales Vorhaben sollen auf lange Sicht neue Modelle entwickelt werden, mit denen sich hochpathogene Erreger besser als bisher erforschen lassen, wie etwa das Marburg-, Ebola- oder Lassa-Virus.

Der neue Verbund umfasst 15 wissenschaftliche Arbeitsgruppen aus Marburg und Gießen. „Unser SFB kann sich dabei auf seit langem bestehende intensive Kooperationen stützen und setzt die erfolgreiche Forschungstradition auf dem Gebiet der Virologie an beiden Universitäten fort“, hebt Ziebuhr hervor. 

Quelle: Pressestelle Universität Marburg