Neue Technik Forscher entschlüsseln Struktur des HIV-Erbguts

Das Erbgut des Aids-Erregers HIV ist längst entziffert, doch jetzt haben Wissenschaftler erstmals auch die komplizierte Struktur des Genoms sichtbar gemacht. Aus den neuen Daten ergibt sich ein möglicher neuer Ansatz im Kampf gegen Aids.


Es braucht nicht viel Information, um ein HI-Virus zu bauen. Nur neun Gene enthält das Erbgut des Erregers der Immunschwächekrankheit Aids. Aus ihnen gehen insgesamt 15 Proteine hervor, aus denen letztlich ein neues Virus entsteht.

Erbgut-Struktur von HIV: Anordnung beeinflusst Proteinbildung
REUTERS

Erbgut-Struktur von HIV: Anordnung beeinflusst Proteinbildung

Wie Wissenschaftler um Joseph Watts und Kevin Weeks von der University of North Carolina nun herausgefunden haben, ist für die Bildung der neuen Viren aber nicht nur die Abfolge der Gen-Buchstaben wichtig, sondern auch die dreidimensionale Struktur des Erbgut-Moleküls. Die Forscher haben sie mit Hilfe einer neuen Technik nun erstmals entschlüsselt - und fanden dabei heraus, dass die Struktur die Entstehung der Viren-Proteine direkt beeinflusst.

Der Träger des genetischen Bauplans in Zellen ist normalerweise die DNA. Verpackt auf den Chromosomen im Zellkern, liegt sie als lange Doppelhelix vor. In einigen Viren aber - so auch beim HIV - ist jedoch ein einsträngiges RNA-Molekül der Träger der Erbinformation. Das Prinzip ist das gleiche: Auch auf dem RNA-Strang gibt es Genbuchstaben. Aber im Gegensatz zu DNA- können RNA-Moleküle sehr komplizierte dreidimensionale Formen bilden.

Weeks und sein Team entwickelten eine neue chemische Methode namens "Shape", um diese Struktur erstmals zu entschlüsseln. Zwar gab es zuvor auch schon Techniken dafür, wie beispielsweise die Röntgenstruktur-Kristallografie. Mit ihr aber konnte man nur kleinere Erbgutbereiche analysieren. Mit "Shape", so berichten die Forscher, war es möglich, eine Karte des HIV-Genoms zu erstellen, die die Faltungen und Schleifen der RNA zeigt.

Das Aids-Virus durchläuft bei seiner Vermehrung im Körper eines Infizierten mehrere Stationen. Die HIV-RNA wird zunächst in DNA umgeschrieben und dann in das Erbgut der befallenen Zelle eingebaut. Die Viren-DNA bringt dann den Zellapparat dazu, Millionen neuer Viren herzustellen. Aus der Viren-DNA wird eine sogenannte Boten-RNA (mRNA, messenger - englisch: Bote) hergestellt. Sie ist die Blaupause, anhand der in den Ribosomen - den Protein-Fabriken der Zelle - der Bau der Virenproteine erfolgt. Die Ribosomen lesen dabei den mRNA-Strang schrittweise ab und heften anhand des Gen-Codes bestimmte Aminosäuren aneinander. Aus dem Aminosäure-Strang entsteht das Viren-Protein, das sich ebenfalls in seine spezifische räumliche Struktur faltet.

Wie Watts und Weeks im Fachmagazin "Nature" berichten, beeinflusst offenbar die RNA des Virus die Proteinsynthese direkt: Das RNA-Molekül bindet an die Ribosomen, während sie Aminosäure an Aminosäure heften. Dabei verlangsamt die RNA den Prozess. Dadurch, so die Forscher, erhalte der entstehende Aminosäure-Strang die notwendige Zeit, um sich in die räumliche Struktur zu falten.

Die Forscher hoffen, durch die neue Technik auch bei anderen Viren die räumliche Struktur des Erbguts sichtbar zu machen, etwa die von Influenzaviren. Mit diesen Erkenntnissen, so Weeks und Watts, könnten womöglich bessere Medikamente entwickelt werden, die die Viren noch spezifischer attackieren. Beispielsweise könnte man kleine RNA-Moleküle entwickeln, die die Viren-RNA direkt binden und die weitere Synthese von Proteinen blockieren.

lub



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