Aktuelles: Die Verpackung macht's!

Die DNA ist das Erbmolekül, das die genetische Information der Menschen tr?gt. Das Molekül mit einer L?nge von etwa zwei Metern befindet sich im Zellkern jeder einzelnen Zelle — und das, obwohl Zellkerne einen Durchmesser von nur einem Millionstel Meter haben. Damit diese dünnen DNA-F?den in den Zellkern passen, werden sie auf molekularen Spulen, bestehend aus Histonproteinen, aufgewickelt und kompaktiert. Die Histone und die Art der DNA-Verpackung sind für den Zugang zum DNA-Code und somit für die Funktion in der Zelle von entscheidender Bedeutung.

Die DNA der Adenoviren ist im Gegensatz zur DNA in humanen Zellen nicht auf Histonproteine aufgewickelt. Stattdessen wird die virale DNA durch das spezifische Virusprotein pVII gebunden. {web_name}es pVII-DNA System ist allerdings nicht kompatibel mit der menschlichen DNA-Verpackung. Lange war unklar, wie die Information der viralen DNA w?hrend der Infektion in der menschlichen Zelle zug?nglich gemacht wird. {web_name}es Wissen hat allerdings zentrale wissenschaftliche Bedeutung, um die Vermehrung von Viren in den Wirtszellen und die Ausl?sung von Krankheiten zu verstehen. Darüber hinaus spielt es auch in der angewandten Forschung eine gro?e Rolle, da Adenoviren als Plattform für Gentherapien verwendet werden. {web_name} wird durch zwei Eigenschaften dieser Viren erm?glicht: Zum einen, dass Adenoviren humane Zellen infizieren, aber nur eine geringe Pathogenit?t, also geringe F?higkeit zur Krankheitserregung, besitzen. Zum anderen, dass Adenoviren genetisch manipuliert werden k?nnen. W?hrend der Corona Pandemie wurde dies erfolgreich genutzt — so wurden Adenoviren zur Vakzinierung gegen den SARS-CoV2 Virus eingesetzt. 

Forscher*innen der Universit?t Regensburg und der Universit?t Bordeaux haben unter der Leitung von Prof. Dr. Gernot L?ngst, Biochemie Zentrum Regensburg, die frühe Infektion menschlicher Zellen mit Adenoviren mittels hochaufl?sender Mikroskopie und Genomstruktur-Analysen zeitlich verfolgt. Die Untersuchungen lieferten detaillierte Einblicke in die Verpackung des Virus mit dem pVII-Protein. Nach der Infektion wird die Organisation der Virenverpackung auf dem Weg von der Zelloberfl?che in den Zellkern dynamisch ver?ndert, um das Auslesen der viralen Information zu erm?glichen. 

Im Virus ist die DNA eng um das pVII-Protein herumgewickelt, um in das kleine Viruskapsid zu passen. Nach dem Eindringen in die Zelle wird die verpackte DNA innerhalb von ca. 30 Minuten aus dem Kapsid freigesetzt und in den Zellkern importiert. Im Zellkern angekommen, wird die kompaktierte Virus-DNA aufgelockert. Dabei werden wenige pVII-Proteine gezielt an den regulatorischen Stellen der früh zu aktivierenden Gene entfernt und durch menschliche Histonproteine ersetzt. Das Ersetzen der viralen Verpackungsproteine durch die humanen Histone erm?glicht erst das Auslesen der viralen DNA durch die menschliche Zelle — ein Prozess, der etwa eine Stunde nach Aufnahme der viralen DNA in die Zellen beginnt. 

Das Verst?ndnis der dynamischen Reorganisation erm?glicht einen grundlegenden Einblick in die Mechanismen der viralen Genaktivierung in infizierten Zellen. {web_name}es Wissen kann das Design und die Herstellung von optimierten Adenoviren erm?glichen: Viren, die als sichere und pr?zisere Vakzine oder Gentherapeutika angewendet werden k?nnen. Zwei medizinische Bereiche, die auch in der Zukunft eine zentrale Rolle spielen werden.

{web_name}e Studie wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift European Molecular Biology Organization Journal (EMBO J) publiziert.

Originalpublikation:
"Changes in adenoviral chromatin organization precede early gene activation upon infection", Schwartz, U.; Komatsu, T.; Huber, C.; Lagadec, F.; Baumgartl, C.; Silberhorn E.; Nützel M.; Rayne, F.; Basyuk E.; Bertrand E.; Rehli M.; Wodrich H.; L?ngst, G.; The EMBO Journal (2023) e114162.
https://doi.org/10.15252/embj.2023114162 (externer Link, ?ffnet neues Fenster)

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