06.02.2019 - Rutgers, The State University of New Jersey

Die Struktur des Viruses, das Bakterien in heißen Quellen infiziert, ist enthüllt

Wissenschaftler haben die Struktur eines Bakterien infizierenden Virus aufgedeckt, das in 160 Grad heißen Quellen an Orten wie dem Yellowstone Nationalpark in Wyoming gedeiht.

Die Entdeckung könnte zu einer gezielteren Einbringung von Medikamenten in Zellen und einer neuen DNA-Sequenzierungstechnologie führen, so eine Studie von Rutgers und anderen Wissenschaftlern in den Proceedings der National Academy of Sciences.

Die Wissenschaftler untersuchten ein Virus, das Bakterien infiziert (Thermus thermophilus), das aus einer heißen Quelle in Kamtschatka, Russland, stammt.

"Wir gehen buchstäblich auf die Jagd" nach diesen Viren und Bakterien, die sie in heißen Quellen in den Vereinigten Staaten, Chile, Russland, Italien und anderen Ländern infizieren", sagte Studienko-Autor Konstantin Severinov, leitender Forscher am Waksman Institute of Microbiology und Professor für Molekularbiologie und Biochemie an der Rutgers University-New Brunswick.

Viren, die Bakterien infizieren, haben eine Proteinhülle, die einen "Kopf" in Form eines Polyeders mit 20 dreieckigen Flächen bildet. Im Inneren des Kopfes ist die DNA des Virus sehr dicht verpackt - fast so dicht wie ein Kristall - und unter großem Druck. Wenn ein Virus an eine Zelle bindet, die er infiziert, wird der Druck durch ein kleines Loch oder Portal im Virenkopf abgegeben. Dann wird virale DNA schnell in die Zelle injiziert.

Im Laufe der Infektion bilden sich leere Virusköpfe innerhalb einer Zelle und werden dann mit viraler DNA durch das Portal mit einer speziellen viralen "Verpackungsmaschine" gefüllt, sagte Severinov. Die Studie zeigte, wie DNA im Reagenzglas in den Kopf gepackt werden kann.

"Die Fähigkeit, DNA in virale Köpfe zu packen und sie dann unter Druck durch ein Portal kontrolliert freizusetzen, kann sehr wichtig für die gezielte Abgabe von Molekülen, einschließlich Medikamenten, an verschiedene Zellen sein", sagte er. "Es kann auch ein Wendepunkt für die Entwicklung einer neuen DNA-Sequenzierungstechnologie sein, bei der einzelne DNA-Moleküle von einer Verpackungsmaschine schnell durch eine Membran geführt werden."

"Die Verpackungsmaschine des von uns untersuchten Virus ist sehr robust, was seine Weiterentwicklung für den praktischen Bedarf in der Wirkstoffforschung und Biotechnologie ermöglichen sollte."

Die nächsten Schritte beinhalten den Versuch, herauszufinden, wie man verschiedene DNA-Moleküle durch das Portal fädelt, während man gleichzeitig die Sequenz der DNA liest, die durch sie hindurchgeht, sagte er.

Rutgers, The State University of New Jersey

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