Myxobakterien sind Bodenbakterien mit für die angewandte Forschung überaus interessanten Eigenschaften: Sie bilden pharmazeutisch relevante Substanzen, die zum Beispiel als Anti-Infektiva, Immunsuppressiva oder Krebstherapeutika zum Einsatz kommen beziehungsweise dafür entwickelt werden könnten. Diese Stoffe zu erforschen und sie zielgerichtet zu verändern, ermöglicht neue Ansätze, um letztendlich neue Medikamente zu entwickeln.

Vom 29. August bis 1. September 2010 findet an der Europäischen Akademie in Otzenhausen im Nordsaarland das diesjährige sogenannte MyxoMeeting statt (37th International Conference on the Biology of Myxobacteria). Ausgerichtet wird die Tagung vom Arbeitskreis von Professor Rolf Müller am Institut für Pharmazeutische Biotechnologie der Universität des Saarlandes in Kooperation mit dem kürzlich gegründeten Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS). Auf der Konferenz werden internationale Wissenschaftler aus Ländern wie den USA, Großbritannien, Italien, Spanien, Japan und Deutschland erwartet.

Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) ist eine Außenstelle des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und wurde gemeinsam mit der Universität des Saarlandes im Jahr 2009 gegründet. An HZI und HIPS sollen neue Wirkstoffe zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten identifiziert und dann für die pharmazeutische Anwendung weiterentwickelt und optimiert werden.

Weitere Information über das HIPS finden Sie hier.

Anmeldungen zur Tagung erfolgen über die Konferenzwebpage.

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Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland
Abteilung Mikrobielle Naturstoffe
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Das Hepatitis-C-Virus ist hochspezialisiert. Wir Menschen sind seine natürlichen Wirte. Die einzigen anderen Lebewesen, die das Hepatitis-C-Virus im Labor noch infizieren kann, sind Schimpansen. Dennoch ist es – aus Sicht des Virus gesehen – sehr erfolgreich: etwa 170 Millionen Menschen sind chronisch mit dem Virus infiziert. Und mit der chronischen Infektion steigt das Risiko der Patienten an Leberkrebs zu erkranken.

Weltweit arbeiten Wissenschaftler an Impfstoffen und Medikamenten gegen das Virus. Das Problem: Sie können zwar in Leberzell-Kulturen forschen, aber wenn sie wissen möchten, wie das Immunsystem eine Infektion kontrolliert oder ob mögliche Impfstoffe wirksam sind, ist die Forschung an einem Endpunkt: Menschen oder Schimpansen kommen für so frühe Tests nicht in Frage. Am TWINCORE passen Wissenschaftler das HCV jetzt an Mäuse an, so dass Immunologen und Impfstoffforscher in Zukunft die nächsten Schritte gegen diese Krankheit unternehmen können. Denn das Immunsystem der Mäuse ist dem der Menschen sehr ähnlich und nur wenn Impfstoffe im Tierversuch erfolgreich und ungefährlich sind, können Wissenschaftler das Risiko eingehen, diese Stoffe auf Menschen zu übertragen.

Dass HCV nur Menschen und Schimpansen infizieren kann, liegt unter anderem an dem sehr komplizierten Mechanismus über den es die Zelle betritt. Das Virus muss sich über vier verschiedene Moleküle auf seiner Oberfläche an die Oberfläche unserer Leberzellen binden. Das löst dann einen Mechanismus in unseren Zellen aus, der das Virus in die Leberzellen einschleust. „Mäuse haben diese Rezeptoren auf den Leberzellen prinzipiell auch“, sagt die Wissenschaftlerin Julia Bitzegeio aus der Abteilung Experimentelle Virologie am TWINCORE, „aber die passen nicht zu denen auf der Virusoberfläche.“

Die zwei Moleküle, die besondere Schwierigkeiten bereiten, heißen CD81 und Occludin – sie müssen menschlich sein, sonst hat das Virus keine Chance die Zelle zu infizieren. Um das HCV sozusagen mausfähig zu machen, haben die Wissenschaftler zu einem Trick gegriffen: Sie haben von menschlichen Leberzellen den CD81-Rezeptor entfernt und durch Maus-CD81 ersetzt. In einem elektrischen Feld haben sie dann winzige Löcher in die Zellmembran gerissen und die HC-Viren künstlich durch diese Löcher direkt eingeschleust. „In den Zellen hat sich das Virus vermehrt und die neuen Viren haben wir wieder und wieder in die veränderten Leberzellen eingeschleust“, erklärt Julia Bitzegeio. Dadurch hat sich das sehr wandlungsfähige Virus schrittweise verändert – bis es auch ohne Hilfe in die Zellen mit Maus-CD81 eindringen konnte.

„Die Virusoberfläche hat sich durch diesen Selektionsprozess so stark verändert, dass es nach wie vor sehr schnell menschliche Zellen infiziert, aber ebenso einfach Mauszellen, die die vier Mausvarianten der HCV Rezeptoren enthalten“, sagt Arbeitsgruppenleiter Professor Thomas Pietschmann. Das an die Mäuse angepasste Virus kann zwar in die Mauszellen eindringen, aber die Spezialisierung des HC-Virus auf den Menschen ist so hoch, dass es sich in den Zellen nicht vermehren kann. „Das erfolgreiche Eindringen ist der erste Schritt zu einem neuen Kleintiermodell, das so dringend für immunologische Untersuchungen und die Impfstoffentwicklung gegen HCV benötigt wird.“

TWINCORE ist eine gemeinsame Einrichtung vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover.

Literatur: Bitzegeio J, Bankwitz D, Hueging K, Haid S, Brohm C, et al. (2010) Adaptation of Hepatitis C Virus to Mouse CD81 Permits Infection of Mouse Cells in the Absence of Human Entry Factors. PLoS Pathog 6(7): e1000978. doi:10.1371/journal.ppat.1000978

Weitere Informationen finden Sie unter www.twincore.de  

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BU: Infizierte humane Zellen, die Maus CD81 auf ihrer Oberfläche tragen. (Bildrechte: TWINCORE)

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Thomas Pietschmann
Tel:  +49 (0)511-220027-130

Julia Bitzegeio
Tel:  +49 (0)511-220027-138

Wissenschaftler des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben eine neue Methode entwickelt, die es ermöglicht, eine bestimmte Art von Proteinen einfacher zu untersuchen. Diese sogenannten Glykoproteine sind kompliziert aufgebaut und daher meist nur schwer zu analysieren. Die neue Methode basiert darauf, das gewünschte Protein von einer veränderten Wirtszelle produzieren zu lassen. Das Besondere an den Zellen: Sie bauen die eigentlich komplexen Glykoproteine stark vereinfacht nach. Damit fällt es den Forschern leichter, ihre Struktur zu entschlüsseln. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler der Abteilung „Strukturbiologie“ jetzt in der aktuellen Ausgabe des Magazins „Protein Science“ veröffentlicht.

Proteine sind die zentralen Grundbausteine aller Zellen: Sie geben Struktur, haben Transportfunktionen oder spielen bei Infektionen eine wichtige Rolle. Damit Proteine ihre Aufgaben erfüllen können, erhalten sie eine Vielzahl chemischer Veränderungen. Eine wichtige Modifikation sind kleine Zuckerreste: Diese spezielle Art von Molekülen stabilisieren Proteine und lassen sie funktionsfähig bleiben. In der Zelle werden diese kleinen Reste in mehreren Schritten nach und nach an die Struktur des neu gebildeten Proteins angehängt.

Während diese Reste einerseits wichtig sind für die Funktion des Proteins, stören sie andererseits Strukturbiologen daran, diese Proteine zu untersuchen. Wissenschaftler des HZI entschlüsseln den Aufbau von Proteinen, die an Infektionen beteiligt sind, um neue Angriffspunkte für Medikamente oder Therapien zu entwickeln. Um die Struktur eines Proteins zu entschlüsseln, benötigen die Forscher einen Proteinkristall. Diese Kristalle entstehen, wenn ein Protein in einer Lösung unter bestimmten Bedingungen für lange Zeit erschütterungsfrei inkubiert wird. Die Zuckerreste an den Eiweißen erschweren jedoch, dass sich Kristalle bilden.

„Wir haben nach einer Möglichkeit gesucht, Proteine mit so wenig Zuckerresten wie möglich herzustellen“, sagt Dr. Konrad Büssow, Leiter der Projektgruppe „Expression von Säugerproteinen“ in der HZI-Abteilung „Strukturbiologie“. Zwar lassen sich durch Enzyme unerwünschte Zuckerreste entfernen, dies sei jedoch aufwändig und kann den Proteinen schaden.

Die Forscher stießen bei ihrer Suche auf eine veränderte Zell-Linie, die nur wenige Zuckerreste an die Proteine anhängt. Diese sogenannten Lec-Zellen brechen den Anbau von Zuckerresten bereits nach einigen Schritten ab. Wenn die Forscher das Gen für ein gewünschtes Protein in diese Zellen einbrachten, stellten die Lec-Zellen das Protein mit nur wenigen, einfach zu entfernenden Anhängen her.

„Mit dieser Methode können wir jetzt auch Glykoproteine untersuchen, die zum Beispiel bei der Immunabwehr oder der Interaktion eines Krankheitserregers mit dem Wirt eine Rolle spielen und die früher nur schwer oder gar nicht zu kristallisieren waren“, sagt Professor Dirk Heinz, Leiter der Abteilung „Strukturbiologie“ am HZI.

Originalartikel: Glycoprotein production for structure analysis with stable, glycosylation mutant CHO cell lines established by fluorescence-activated cell sorting. Wilke S, Krausze J, Gossen M, Groebe L, Jäger V, Gherardi E, van den Heuvel J, Büssow K. Protein Sci. 2010 Jun;19(6):1264-71.

Das Biotechnologische Schülerlabor BioS und die Öffentlichkeitsarbeit des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) starten in diesem Jahr einen neuen Ferienkurs für Schüler und Schülerinnen, die erste Laborerfahrungen machen und gleichzeitig einmal als Wissenschaftsredakteur arbeiten möchten. Der viertägige Kurs findet vom 29. Juli bis 3. August 2010 von 8.30 bis 17.00 Uhr am HZI statt. Im Schülerlabor dreht sich dabei alles um Zucker!

Zucker liefert nicht nur Energie für den Körper, sondern ist auch Grundlage vieler Süßigkeiten. Zuviel des Süßen kann jedoch zu schwerwiegenden Gesundheitsrisiken führen. Die Schüler haben die Möglichkeit in Experimenten verschiedene Zucker wie Laktose und Glukose aufzuspüren und deren Rolle im Stoffwechsel zu erkunden. Im Mittelpunkt stehen aber auch die Probleme, die Zucker bereiten kann – sowohl in der Medizin, als auch in der aktuellen Forschung. Die Schüler erfahren Wissenswertes über die Milchzucker-Unverträglichkeit, die sogenannte „Laktose-Intoleranz“, oder über Diabetes, der „Zuckerkrankheit“.

Mit diesen Grundlagen ausgerüstet, können sich die Schüler im zweiten Teil des Kurses als junge Wissenschaftsjournalisten ausprobieren: Sie interviewen Experten aus der Forschung und der klinischen Praxis, die sich täglich mit verschiedenen Erkrankungen rund um Zucker beschäftigen. Über die Diabetes-Typen I und II informiert zum Beispiel die Forscherin Dunja Bruder vom HZI. Anja Koch arbeitet als Diätassistentin am Städtischen Klinikum Braunschweig. Sie berichtet ganz praxisnah über die speziellen Ernährungsmöglichkeiten ihrer Patienten. Christian Burczyk, Oberarzt am Städtischen Klinikum Braunschweig mit Schwerpunkt Diabetes und Endokrinologie, wird seine Erfahrungen aus dem Klinikalltag mitteilen. Basierend auf diesen Recherchen, verfassen die Schüler eigene Artikel für das Bios-Portal im Internet oder produzieren einen Radio-Podcast.

Bisher sind noch einige Plätze im Ferienkurs frei. Weitere Informationen zum Kurs stehen im Internet unter www.helmholtz-hzi.de zur Verfügung.

Anmeldung:

Angesprochen sich zu bewerben sind Schüler und Schülerinnen ab Klasse 11  (im Schuljahr 2010/11) unter der Tel: 0531/6181 1900 oder per email bios.lab(at)helmholtz-hzi.de. Der Anmeldeschluss ist der 23. Juni 2010. Für den Kurs fällt ein Kostenbeitrag von 40,00 Euro an. Für die Bewerbung ist ein kurzes formloses Anschreiben (300 Zeichen mit Leerzeichen) nötig, in dem das Interesse an diesem Kurs begründet wird.

Kontakt:

Dr. Iris Eisenbeiser

BioS- Biotechnologisches Schülerlabor Braunschweig

c/o Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung

Gebäude GZ (EG),

Inhoffenstr. 7,

38124 Braunschweig

Jährlich sterben in Deutschland 10.000 bis 30.000 Menschen an einer Grippe, meist durch Viren des Typs „Influenza A“. Wissenschaftler des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben nun einen neuen Angriffspunkt gefunden, um die Vermehrung von Influenza-Viren während einer Infektion einzudämmen. Die Ergebnisse veröffentlichte jetzt das Wissenschaftsmagazin „Virology Journal“.

Wirksame Medikamente gegen Virusinfektionen zu entwickeln ist ein schwieriges Unterfangen. Um einer Abwehr durch das Immunsystem oder antiviralen Wirkstoffen zu entgehen, ändert das Virus durch Mutationen ständig seine Oberfläche. Dadurch werden Viren auch schnell resistent gegen ein Arzneimittel. Forscher sind nun auf der Suche nach Wirkstoffen, die Viren an ihren empfindlichen Stellen treffen - den unveränderlichen Bestandteilen. Diese stabilen Bausteine wechselwirken mit der Maschinerie der Wirtszelle und sind für die Bildung neuer Viren wichtig. Damit sich ein Virus vermehren kann, muss es sein Erbgut freisetzen und in das der Wirtszelle einbringen. Um das Erbmaterial zu entlassen, ist das Virus allerdings auf die Hilfe von Zellproteinen angewiesen. Einen solchen Gehilfen findet es im sogenannten Caveolin-1. Dieses Protein kommt unter anderem in Gefäßwandzellen des Wirtes vor.

In einer Datensuche am Computer identifizierten die Braunschweiger Forscher um Dr. Manfred Wirth aus der Abteilung „Genregulation und Differenzierung“ nun das Influenza-Protein „M2“ als möglichen Interaktionspartner von Caveolin-1. Die Forscher benutzten dann ein in der Bindungsstelle mutiertes Caveolin-1 und brachten das veränderte Protein in Zellen ein, die sie anschließend mit Influenzavirus infizierten. Durch die dadurch verringerte Wechselwirkung zwischen M2 und Caveolin-1 störten sie den Virus dabei, sich zu vermehren. Das Ergebnis: Die Freisetzung neuer Viren reduzierte sich um die Hälfte. Ebenso setzten infizierte Zellen, die nur wenig Caveolin-1 produzierten, deutlich weniger Viren frei als unveränderte Zellen.

„Indem wir verhinderten, dass M2 und Caveolin-1 interagieren, verringerte sich die Ausbreitung der Viren deutlich. Die körpereigene Abwehr sollte mit der stark reduzierten Virenzahl leichter fertig werden“, sagt Manfred Wirth. Die Vorgänge innerhalb der Wirtszelle seien ein erfolgversprechender Ansatzpunkt für neue Medikamente, da die Gegenstücke im Virus unverändert bleiben. „Bis zu einem neuen Medikament ist es aber noch ein weiter Weg. Als nächstes sollen Naturstoffe und Peptide, die am HZI als Sammlung vorliegen, auf eine mögliche Hemmung der Bindung von M2 und Caveolin-1 geprüft werden“, sagt Manfred Wirth. Solch ein Stoff könne dann bei einer akuten Grippeerkrankung dem Immunsystem helfen, das Virus zu bekämpfen.

Originalartikel: Sun L, Hemgard GV, Susanto SA, Wirth M. Caveolin-1 influences human influenza A virus (H1N1) multiplication in cell culture. Virology Journal 2010 May 26, 7:108, doi:10.1186/1743-422X-7-108.