Mit vielen Tricks verschaffen sich Viren Zugang zu Zellen. Schweizer Forscher haben nun eine bis jetzt unbekannte Strategie entdeckt: Das Vaccinia-Virus tarnt sich als Zellabfall, löst bei Zellen die Bildung von Ausstülpungen aus und gelangt auf diesem Weg ins Zellinnere.
Das Vaccinia-Virus ist ein großes komplexes Virus, das zur Familie der Pockenviren gehört. Aufgrund seiner Größe hat das Virus ein Problem, in Zellen einzudringen und bedient sich deshalb einer besonderen Strategie. Professor Ari Helenius und Jason Mercer vom Institut für Biochemie der ETH Zürich haben diese Strategie nun erkannt und sind dabei auf überraschende Erkenntnisse gestoßen.
Um in eine Zelle einzudringen, nutzt das Vaccinia-Virus das zelluläre Abfallwesen aus. Stirbt eine Zelle, nehmen benachbarte Zellen die Bruchstücke auf. Die Zellen erkennen den verwertbaren Abfall an einem besonderen Molekül, das auf der Innenseite der Doppelmembran von Zellen sitzt. Sobald eine Zelle stirbt, wird die Membran nach außen gekehrt und ist aufgrund des Moleküls als Abfall markiert.
Diese Abfallmarkierung trägt auch das Vaccinia-Virus auf seiner Oberfläche. „Die Hülle von Vaccinia-Viren ist mit diesem Stoff angereichert“, erklärt Jason Mercer. Der Krankheitserreger tarnt sich also als Abfall und täuscht so Zellen, die Bruchstücke von toten Zellen aufnehmen.
Virus klopft mit Botenstoff an
In ihrer Arbeit, über die sie im Wissenschaftsmagazin Science berichten, zeigen die ETH-Forscher, dass sich das Vaccinia-Virus mit Hilfe von langen fadenförmigen Fortsätzen, so genannten Filopodien, zur Zelle hinbewegt. Sobald die Filopodien auf der Zellmembran auftreffen, bildet sich dort eine Ausstülpung, ein Bleb. Auslöser für die Bildung einer Ausstülpung ist das Virus selbst. Es „klopft“ mit einem Botenstoff an, löst dadurch im Innern der Zelle eine Signal-Kettenreaktion, so dass sich der Bleb bildet. Das Virus wird umfasst und in die Zelle eingeschleust.
„Die Viren sind Trojanische Pferde, die nach Troja hinein wollen. Die Trojaner sind die vielen Proteine, welche die Signale übermitteln und die Aufnahme des unwillkommenen Gastes einleiten“, sagt Helenius. Um herauszufinden, welche Trojaner das Virus hereinlassen, untersuchte Mercer mit Unterstützung der Gruppe von Professor Lukas Pelkmans über 7.000 verschiedene Proteine.
140 Kandidaten
Schließlich ließen sich rund 140 potenzielle Kandidaten, die maßgeblich an der Signalkette beteiligt sind, eingrenzen. Als besonders „hilfsbereit“ für den Virus entpuppte sich ein Enzym, die Kinase PAK1. Ohne PAK1 bildet die angegriffene Zelle keine Ausstülpungen.
Helenius und sein Team forschen intensiv an der Frage, wie es den verschiedenen Viren gelingt, in Körperzellen einzudringen. Über den Mechanismus der Vaccinia-Viren war bisher nur wenig bekannt. „Diese Strategie ist für uns neu“, meint der Forscher. Dieselbe Strategie wie Vaccinia-Viren nutzen wahrscheinlich auch andere große Viren, wie Herpes-, Adeno- und HI-Viren.
Innovativer Forschungsansatz
Die Kenntnis der Virusstrategien und der an einer Virenaufnahme beteiligten Signalproteine ist wichtig, um neue Wirkstoffe gegen die Krankheitserreger zu finden und zu entwickeln. Bisher zielten antivirale Medikamente auf das Virus selbst. Helenius dagegen sucht nach Wirkstoffen, die die Signalkette unterbrechen und so die Kommunikation zwischen Virus und Zelle vereiteln. Wenn die Zelle einen Virus nicht aufnimmt, kann sich dieser auch nicht vermehren und wird überdies vom Immunsystem rasch eliminiert.
Der Forschungsansatz von Helenius hat darüber hinaus einen zusätzlichen Vorteil: „An die Blockierung der Signalkette können sich Viren nicht so rasch anpassen“, so der ETH-Professor.
(idw – Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), 28.04.2008 – DLO)
