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Ein Mikroskop
Von Michael Häderle

Viraler Besuch

UNM-Autophagie-Forscher entdecken, dass die SARS-CoV-2-Infektion den wichtigsten zellulären Prozess entführt

Der komplizierte biologische Prozess, der als Autophagie bekannt ist spielt eine lebenswichtige Rolle bei der Gesunderhaltung und Funktionsfähigkeit unserer Zellen durch das Aufkehren und Wiederverwerten von Trümmerteilen und eindringenden Mikroorganismen.

Bis vor kurzem basierte vieles, was über die Autophagie bekannt war, auf Studien an Hefezellen, die 2016 dem japanischen Forscher Yoshinori Ohsumi den Nobelpreis einbrachten.

Jetzt hat ein Team unter der Leitung von Vojo Deretic, PhD, angesehener Professor und Direktor der Universität von New Mexico Autophagy, Inflammation & Metabolism (AIM) Center of Biomedical Research Excellence, hat wichtige Details zur Funktionsweise der Autophagie bei Säugetieren – einschließlich des Menschen – herausgearbeitet.

Und in einem überraschenden Ergebnis liefern die Forscher Beweise dafür, dass eine SARS-CoV-2-Infektion den Prozess stören kann.

„Dies unterstreicht die Bedeutung der Autophagie als Prozess“, sagt Deretic über die neue Forschung. „Das Feld hat Mühe zu verstehen, wie es in Säugetier- und menschlichen Zellen funktioniert.“

In einer Zeitung erschienen diesen Monat in der Zeitschrift Zelle, beschreiben er und seine Kollegen, wie zwei Proteine ​​– FIP200 und ATG16L1 – die sich auf unterschiedlichen Zellmembranen befinden, zu „hybriden präautophagosomalen Strukturen“ (HyPAS) verschmelzen.

Dies ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von Autophagosomen, kugelförmigen Strukturen, die beschädigte Proteine, Bakterien, Viren und andere Ablagerungen verschlingen und zu Lysosomen transportieren, wo Enzyme das Material in wiederverwendbare Moleküle zerlegen.

„Die Autophagie hängt von der Bildung dieser Membranen innerhalb der Zelle ab“, sagt Deretic. „Bisher wussten wir nicht, woher diese Membranen kamen. Sie sind einfach auf magische Weise erschienen – das ist also die Magie.“

Da der Prozess der HyPAS-Bildung nicht gut beschrieben war, waren die Wissenschaftler, die das Papier vor seiner Veröffentlichung überprüften, skeptisch. „Es bedurfte vieler Experimente, um das HyPAS mit Gutachtern zu etablieren“, sagt er. "Es wurde letztes Jahr im August eingereicht, daher dauert es eine Weile, so etwas zu entwickeln."

Das Forschungsteam, zu dem Wissenschaftler in Norwegen, Island und Finnland sowie der University of Virginia und der University of California, Davis, gehörten, stellte überrascht fest, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 den Autophagieprozess stört, sagt Deretic.

 

Vojo Deretic, PhD
SARS-CoV-2 entführt die Zellmembran – das ist ihr großes Geheimnis
- Vojo Deretic, PhD

Zellen haben starke angeborene Immunmechanismen, um Viren zu erkennen, die versuchen, sich in ihrem inneren Zytoplasma zu replizieren, sagt Deretic, aber das Coronavirus hat einen hinterhältigen Weg gefunden, sich zu reproduzieren. „SARS-CoV-2 entführt die Zellmembran. Das ist sein großes Geheimnis“, sagt er.

„Wenn das Virus erfolgreich sein soll, muss es sich in den Membranen verstecken, damit die in der Zelle vorhandenen Systeme es nicht finden“, sagt er. „Es hemmt die Autophagie, damit es die Membranen für seine eigene schändliche Arbeit nutzen kann. Das sind clevere kleine Dinger.“

Das Projekt war eine Teamleistung, sagt Deretic und schreibt Kollegen im AIM Center, zusammen mit Steve Bradfute, PhD, Assistenzprofessor am UNM Center for Global Health, Graham Timmins, PhD, Professor am UNM College of Pharmacy, und Mitgliedern von der UNM-Abteilung für Physik und Astronomie.

Das AIM Center, das mit 11.5 Millionen US-Dollar in Phase-1-Finanzierung von der National Institutes of Health (NIH), sucht fast 11 Millionen US-Dollar an zusätzlichem Geld für Phase 2, sagt er. Vom Zentrum unterstützte Nachwuchsdozenten haben weitere 10 Millionen US-Dollar zur Finanzierung ihrer individuellen Forschungsprojekte eingebracht.

Deretic, der auch Vorsitzender der UNM ist Institut für Molekulare Genetik & Mikrobiologie, wird durch einen NIH R37 Method to Extend Research in Time (MERIT)-Preis unterstützt, der die Finanzierung des Zelle Studie.

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