Verwandt: Sexuelle Vermehrung und virale Infektion

Verbindung zwischen Proteinen für sexuelle Vermehrung und virale Infektionen aufgedeckt

28.02.2017 - Deutschland

Bei der sexuellen Vermehrung verschmelzen Ei und Spermium, so dass sich Gene kombinieren und neues Leben entstehen kann. Bereits bekannt ist, dass für diesen Vorgang HAP2 unentbehrlich ist: Dieses Protein sorgt dafür, dass die Zellmembranen sich verbinden können – und zwar bei sehr vielen Arten wie beispielsweise Parasiten, Pflanzen und Insekten. Diese Tatsache eröffnet neue Wege, Erkrankungen zu bekämpfen, die durch schädliche Organismen übertragen werden – beispielsweise die durch Parasiten übertragenen wie Malaria oder Toxoplasmose. Denn Medikamente oder Impfstoffe könnten HAP2 angreifen und so die Vereinigung der parasitären Geschlechtszellen und damit die Fortpflanzung der Parasiten verhindern.

Ein internationales Wissenschaftlerteam, zu dem Professor Dr. Thomas Krey vom Institut für Virologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) gehört, ist diesem Ziel ein Stück näher gekommen: Die Forscher konnten die dreidimensionale Struktur sowie den Mechanismus der HAP2-vermittelten Keimzellenverschmelzung aufzeigen. Darüber hinaus konnten sie aufdecken, dass HAP2 und Proteine, die das Eindringen von viralen Krankheitserregern in die Wirtszelle ermöglichen, einen gemeinsamen evolutionären Ursprung haben.

„Wenn wir die geschlechtliche Vermehrung von Parasiten verhindern können – beispielsweise von Plasmodium, dem Erreger der Malaria beim Menschen – hätten wir ein sehr effektives Werkzeug im Kampf gegen viele Krankheiten. Denkbar wäre, Antikörper herzustellen, die die Fusion der Keimzellen von Plasmodium blockieren“, sagt Professor Krey. Mit verschiedenen Experimenten ermittelten die Wissenschaftler die Funktion von HAP2 bei der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. „Eine einzelne, spezifische Aminosäure, die in allen bisher untersuchten HAP2-Proteinen vorkommt, ist für die Fusion der beiden Geschlechtszellen unentbehrlich. Die Blockade dieser Aminosäure führte dazu, dass die Zellmembranen nicht vollständig fusionieren konnten“, berichtet Professor Krey.

Die Wissenschaftler verglichen zudem die dreidimensionale Struktur von HAP2 der Grünalge mit der von Proteinen, die es Viren ermöglichen, in menschliche Zellen einzudringen – beispielsweise den Dengue- und den Zikaviren. „Die Untersuchung der dreidimensionalen Struktur mittels Röntgenkristallografie zeigte unverkennbar die Ähnlichkeit von HAP2 und den viralen Fusionsproteinen, da sie auf identische Art gefaltet sind. „Vermutlich stammen HAP2 und die viralen Fusionsproteine von demselben evolutionären Vorläufer ab. Somit haben die sexuelle Vermehrung und virale Infektionen den gleichen Ursprung.“, sagt Professor Krey.

Originalveröffentlichung

Juliette Fédry, Yanjie Liu, Gérard Péhau-Arnaudet, Jimin Pei, Wenhao Li, M. Alejandra Tortorici, François Traincard, Annalisa Meola, Gérard Bricogne, Nick V. Grishin, William J. Snell, Félix A. Rey, Thomas Krey; "The Ancient Gamete Fusogen HAP2 Is a Eukaryotic Class II Fusion Protein"; Cell; 2017

https://www.bionity.com/de/news/162102/verwandt-sexuelle-vermehrung-und-virale-infektion.html