Pathogene nutzen Antrieb anderer Zellen für eigene Fortbewegung

15. Februar 2014, 13:01
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IMBA-Forscher zeigen: Viren und Bakterien kapern Aktinfilamente, um sich vorwärtszuschieben

Wien - Viren und Bakterien müssen, um sich auszubreiten, nicht nur innerhalb einer infizierten Zelle voran kommen, sondern auch zur nächsten Zelle gelangen - und das ohne eigenen Motor. Aus diesem Grund nutzen bestimmte Keime den Antrieb von anderen Zellen für die eigene Fortbewegung. Wie genau sie das machen, haben nun Wiener Wissenschafter entschlüsselt und im Fachjournal "Plos Biology" veröffentlicht.

Damit eine Zelle ihre Form behält und auch stabil ist, wird sie von einem Zellskelett gestützt. Es besteht aus dünnen, fadenförmigen Proteinen, sogenannten Filamenten. Einer der wichtigsten Bestandteile des Zellskeletts sind Aktinfilamente, die nicht nur zur Stabilisierung, sondern auch zur Fortbewegung der Zelle genutzt werden. "Die Zellen verändern ihre Form mit Hilfe der Aktinfilamente, sie strecken sich damit in eine Richtung, ziehen sich am anderen Ende zusammen und kommen so vorwärts", erklärte Victor Small vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Netzwerk von Actinfilamenten treibt Keime vorwärts

Schon seit einiger Zeit weiß man, dass bestimmte Bakterien und Viren, etwa Listerien oder Shigellen, diese Strukturen für ihre eigene Fortbewegung kapern. Sie produzieren regelrecht ein Netzwerk von Actinfilamenten, das sie vorwärts treibt. Dazu stellen sie ein Protein her, mit dessen Hilfe Moleküle an die Aktinfilamente angestückelt werden, und zwar an dem Ende, das dem Pathogen zugewandt ist. Die Forscher nennen diesen Vorgang "Polymerisation".

Die so entstehende Filamentstruktur ähnelt einem Kometenschweif, "nur kannte man bisher nicht die Details dieser dreidimensionalen Struktur und der Dynamik, welche die Pathogene antreibt", sagte Small, der gemeinsam mit Jan Müller diese ungeklärten Fragen mit Hilfe eines Transmissions-Elektronenmikroskops am IMBA untersucht hat, seit wenigen Tagen aber bereits im Ruhestand ist. "Es gab etwa die Vermutung, dass die Pathogene - ähnlich der Zahnpasta in einer Tube - vorwärtsgedrückt werden", so Small.

Viren mit Schub

Die Forscher untersuchten dabei ein Baculovirus, das kleinste bisher bekannte Virus, das den Actinfilament-Antrieb nutzt. Wie die mikroskopische Analyse und ein darauf aufbauendes mathematisches Modell des Fortbewegungsmechanismus zeigt, wird das Virus dabei durch die wachsenden Filamente regelrecht durch die Zelle und auch darüber hinaus Richtung Nachbarzelle geschoben.

Die Actinfilamente formen dabei ein fischgrät-ähnliches Muster, auseinanderlaufend von einem zentralen Kern. Weiters zeigte sich, dass von den Dutzenden Filamenten in der Nähe des Virus im Schnitt ständig nur vier damit verbunden sind. Eine dieser Fasern wächst dabei offensichtlich nicht so schnell wie die anderen, wodurch ständig ein Zug auf das Virus ausgeübt wird, der die Bewegung stabilisiert. Das mathematische Modell zeigte auch, dass das Virus von seinem Weg abdriften würde, wenn zu wenige Filamente an ihm haften - ähnlich einer Billardkugel, die man mit nur einem Queue vorwärtsschieben möchte. (APA/red, derStandard.at, 15.2.2014)

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