Bisher war unklar war, wie das HI-Virus aus dem Capsid in den Zellkern gelangt, wo es die Bildung neuer Viren anstößt. Wissenschaftler konnten diesen wichtigen Mechanismus jetzt klären.
Erstmals ist es 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. Das haben Wissenschaftler des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg und des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie in Heidelberg (EMBL) herausgefunden. Die aktuell in Cell veröffentlichten Arbeiten klären einen wichtigen Mechanismus bei der Integration des Virus-Erbguts in den infizierten Zellen.
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.
Mit Hilfe neu entwickelter Methoden zur dreidimensionalen Darstellung molekularer Komplexe in Virus-infizierten Zellen gelang es den Wissenschaftlern jetzt, das Virus-Capsid unmittelbar beim Transport in den Kern abzubilden. „Bisher ist man davon ausgegangen, dass das Capsid nicht durch die Poren passt“, so Prof. 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. So konnte ein weiteres Puzzleteil der HIV-Infektion ins Gesamtbild eingefügt werden.
Dieser Beitrag basiert auf einer Pressemitteilung des Universitätsklinikums Heidelberg.
Bildquelle: Bianca Ackermann, unsplash