Wissenschaftlern des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg und des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie in Heidelberg (EMBL) ist es nach eigenen Angaben erstmals gelungen, das HI-Virus beim Transport in den Kern der infizierten Zelle abzubilden. Die elektronentomografischen Aufnahmen gleichen einer Sensation. Denn sie zeigen: Die Protein-Hülle des Virus passiert die Kernpore als Ganzes und zerbricht erst im Inneren des Zellkerns, wo es die Virus-Erbinformation freisetzt. Die aktuell in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Arbeiten klären somit einen wichtigen Mechanismus bei der Integration des Virus-Erbguts in den infizierten Zellen.
Mit Hilfe neu entwickelter Methoden zur dreidimensionalen Darstellung molekularer Komplexe in Virus-infizierten Zellen gelang es den Wissenschaftlern, das Virus-Capsid unmittelbar beim Transport in den Kern abzubilden. „Bisher ist man davon ausgegangen, dass das Capsid nicht durch die Poren passt“, erläutert Prof. Dr. Hans-Georg Kräusslich, Ärztlicher Direktor des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg. „Die Frage, wie das Virenerbgut in den Zellkern kommt, ist aber essentiell für seine Vermehrung. Unsere Ergebnisse unterstützen daher die Suche nach neuen Zielstrukturen für zukünftige Therapieansätze.“ Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten können zwar die Vermehrung der Viren im Körper unterdrücken, eine echte Heilung mit Elimination der Viren ist jedoch noch nicht möglich.
Für den detaillierten Blick auf das Innenleben im Labor infizierter Immunzellen nutzten die Wissenschaftler hochauflösende Imaging-Techniken: Mithilfe der Elektronenmikroskopie Core Facility (EMCF) der Universität Heidelberg und der Kryo-Elektronenmikroskopie Service-Plattform (cryo-EM-EMBL) des EMBL kombinierten sie verschiedene Methoden der Licht- und Elektronenmikroskopie und rekonstruierten aus den Daten dreidimensionale Bilder der molekularen Strukturen. So konnten Zusammensetzung und Architektur der viralen Komplexe und deren Interaktion mit den zellulären Strukturen hochauflösend dargestellt werden. „Die enge Zusammenarbeit unserer beiden Einrichtungen und die Kombination von spezialisierter Technik hat dazu beigetragen, ein weiteres Puzzleteil der HIV-Infektion ins Gesamtbild einzufügen“, sagt Dr. Martin Beck, ehemaliger Forschungsgruppenleiter am EMBL und seit 2019 Direktor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt.
Originalpublikation:
Cone-shaped HIV-1 capsids are transported through intact nuclearpores, Vojtech Zila et. al., Cell 2021
doi 10.1016/j.cell.2021.01.025