Bakteriophagen: Proteine schon im Gepäck

4. Mai 2015
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Bakteriophagen bringen die Proteine, die sie für den intrazellulären Transport ihrer viralen DNA benötigen, selbst mit, wenn sie die Wirtszelle befallen. Das zeigt auch, dass die Interaktion zwischen Viren und dem Zytoskelett evolutiv sehr alt ist.

Viren sind alleine nicht lebensfähig. Um zu leben und sich vermehren zu können, brauchen sie einen Wirt. Bakteriophagen infizieren dafür Bakterien. Viren, die eukaryotische Zellen infizieren, nutzen deren Zytoskelett. Forscher um Prof. Dr. Marc Bramkamp und Prof. Dr. Julia Frunzke untersuchten ein von einem Virus infiziertes Corynebacterium glutamicum, das kein eigenes Zytoskelett hat. „Wir konnten erstmals zeigen, dass der Prophage dennoch das Strukturprotein Aktin für den intrazellulären Transport nutzt“, sagt Bramkamp. Das bedeutet, dass das Virus das Protein und damit quasi seine „Transportausrüstung“ selbst mitgebracht haben muss.

Kompletten intrazelluären Transport beschrieben

Dem Team ist es gelungen, den kompletten molekularen Mechanismus des intrazellulären Transports der viralen DNA zu beschreiben: Der Prophage kodiert das Aktin-ähnliche Protein AlpC. „Es ist eines der ersten Gene, die das Virus von seiner DNA umsetzt“, sagt Bramkamp. Die virale DNA wird dabei über ein Adapter-Protein (AlpA) an das Aktin-Filament gekoppelt „Anhand der Filamente wandert die Virus-DNA wie an einem Kabel entlang“, erläutert Bramkamp.

Das Adapter-Protein ist dabei für die Dynamik der Filamente verantwortlich. „Durch das aufeinanderfolgende Aufbauen und Zusammenfallen der Filamente wird die Richtung der Bewegung vorgegeben.“ Ihr Ziel ist vermutlich die Zellmembran, an der die Replikation der viralen DNA wahrscheinlich stattfindet.

Vorgang evolutiv sehr alt

„Diese Arbeit zeigt erstmalig, dass die Interaktion von Viren und dem Zytoskelett evolutiv sehr alt ist“, sagt Bramkamp. „Es könnte sogar sein, dass jene Bakterien, die ein eigenes Aktin-Zytoskelett haben, dieses ursprünglich über Viren erworben haben.“ In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun weitere Bakteriophagen untersuchen, um den intrazellulären Transport der viralen DNA weiter zu entschlüsseln.

Originalpublikation:

A prophage-encoded actin-like protein required for efficient viral DNA replication in bacteria
Marc Bramkamp et al.; Nucleic Acids Research, doi: 10.1093/nar/gkv374; 2015

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