Molekulare Fußfessel setzt Grippeviren fest

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Dieses Modell zeigt, wie sich einzelne Mx-Proteine zu einem Ring zusammenlagern. In virus-infizierten Zellen umschließt diese Struktur Bestandteile der Erreger und verhindert dadurch deren Vermehrung. Quelle: Oliver Daumke/Max-Delbrück-Centrum

29.04.2010  - 

Bei einer Infektion mit neuen Grippeviren kann das Immunsystem des Körpers rasch einen Schutz gegen die unbekannten Erreger aktivieren. Dabei hat ein Eiweiß namens Mx eine wichtige Bedeutung. Es hindert die Viren daran, sich ungehemmt zu vermehren. Forscher vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin und Virologen vom Universitätsklinikum Freiburg haben nun die Struktur des Mx-Proteins aufgeklärt. Wie sie im Fachmagazin Nature (28. April 2010, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, lagern sich die Mx-Proteine zu winzigen Ringen zusammen. Wie molekulare Fußangeln setzen sie Virusbestandteile in infizierten Zellen fest und stoppen so die Ausbreitung der Erreger.

Neue Influenzaviren können ohne Vorwarnung immer wieder vom Tier auf den Menschen überspringen, wie die Erfahrungen mit dem Vogelgrippevirus H5N1 oder mit dem Schweinegrippevirus H1N1 belegen. Obwohl der Körper zunächst meist keine Immunität gegen solche neuartigen Erreger besitzt, ist er den Eindringlingen nicht schutzlos ausgeliefert. Er verfügt über eine rasch mobilisierbare Abwehr, die dafür sorgt, dass sich die Influenzaviren nicht ungehemmt vermehren können.

Schutzprotein Mx unerlässlich für das Überleben

Ein wesentliches Element dieses Schutzes besteht aus einem körpereigenen Schutzprotein Mx, welches eindringende Viren in der Zelle abfängt und daran hindert, massenhaft Nachkommen zu produzieren. Unter normalen Umständen ist Mx (für: Myxovirus-Resistenz) nicht in den Zellen vorhanden. Es wird erst kurzfristig nach Bedarf hergestellt, und dann in großen Mengen. Der Befehl zur Produktion wird durch den natürlichen Botenstoff Interferon vermittelt. Interferon wird von virusinfizierten Zellen abgesondert und signalisiert dem Organismus so eine begonnene Virus-Attacke. Dieser Interferon-Schutzmechanismus ist für das Überleben einer Infektion mit Influenzaviren unerlässlich. Wie genau das Mx-Protein die Virusvermehrung blockiert, war bisher nur ungenügend verstanden. Jahrelang taten sich Forscher schwer damit, die Struktur des Eiweißmoleküls im Detail aufzuklären.

Molekulare Maschine mit Ringstruktur

Doch nun ist es Strukturbiologen um Oliver Daumke vom Max-Delbrück-Centrum in Berlin-Buch zusammen mit Virologen um Otto Haller und Georg Kochs in Freiburg gelungen, wichtige Abschnitte der Mx-Proteinstruktur aufzuklären. Wie sie in Nature (Online-Vorabveröffentlichung, 28. April 2010) berichten, lassen sich anhand der nun vorliegenden Kristallstruktur weitreichende Voraussagen zur Wirkungsweise des Anti-Virus-Proteins ableiten.  

Das Mx-Protein ist nah verwandt zum Molekül Dynamin. Wenn sich in einer Zelle Bläschen von einer Membran ablösen, legen sich Dynamin-Moleküle wie eine Halskrause um sie herum und unterstützen so den Abschnür-Prozess. Auch Mx wirkt wie eine molekulare Maschine, in der sich die einzelne Eiweiße zunächst zu hochkomplexen Ringen zusammenlagern. In diesen Ringstrukturen können die Mx-Eiweiße mechanische Kraft auf andere Moleküle ausüben. Ein zentraler Schritt für die Ringbildung hängt von der besonderen Faltung eines Teils von Mx ab, der als Stiel (engl. stalk) bezeichnet wird. Gerade diesen Teilbereich des Proteins haben sich die Forscher bei ihrer Strukturanalyse vorgenommen.

Vermehrungsstopp durch Virus-Fessel

Zusammen mit Ergebnissen aus früheren biochemischen Untersuchungen zeigen die Biochemiker, dass sich Mx-Moleküle mithilfe der Stiel-Struktur zu Ringen zusammenlagern. So können sie molekulare Fußangeln ausbilden, die wichtige Bestandteile des Influenzavirus in der infizierten Zelle umschließen und inaktivieren.

Dass es dennoch bei dem Auftreten neuer Grippeviren zu Epidemien oder gar Pandemien kommen kann, hängt mit der Aggressivität und Massivität dieser Erreger zusammen. Nach Ansicht der Forscher liefern die neuen Erkenntnissen über das schützende Mx-Protein die Grundlage für die Entwicklung neuer antiviraler Medikamente gegen die gefährlichen Influenzaviren.