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Elektronenmikroskopie: Herpes-simplex-Attacke im Detail beobachtet

Freitag, 15. August 2008

Hannover/Martinsried – Wie das Herpes-Simplex-Virus seine Wirtszelle befällt und in sie eindringt, haben Ulrike Maurer und Kay Grünewald vom Max-Planck-Institut für Biochemie und Beate Sodeik von der Medizinischen Hochschule Hannover im Detail beobachtet. Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS 2008; 105: 10559-10564).

Herpesviren etablieren sich nach einer Infektion lebenslang im Organismus und können immer wieder erneut zum Ausbruch einer Krankheit führen. Molekulare Details des Infektionsvorgangs waren bisher auf zellulärer Ebene nach Angaben der Wissenschaftler noch nicht bekannt.

Abb. : Tomographische Rekonstruktion eines Herpes-Virions im schockgefrorenen (vitrifizierten) Zustand: Links die Architektur des Herpes simplex Virus 1, wie sie sich im Elektronenmikroskop zeigt, in der Mitte ein Schnitt durch das rekonstruierte und entrauschte Tomogramm und rechts die detaillierte 3D-Struktur des Herpes-Virions nach der Segmentierung seiner Hauptbestandteile aus dem Elektronentomogramm. Alle Teilabbildungen sind im selben Maßstab.

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Die eingesetzte Technik der sogenannten Kryo-Elektronentomograpfe gab den Forschern die Möglichkeit, zelluläre Vorgänge als Schnappschüsse festzuhalten. Dabei werden schockgefrorene Zellen bei etwa minus 180 Grad Celsius im Elektronenmikroskop untersucht. Aus einer Vielzahl von Einzelbildern können dynamische Prozesse in den Zellen auf molekularer Ebene untersucht werden.

Zunächst studierten die Wissenschaftler die Anheftung der Viren an tierische und menschliche Zellen und konnten beobachten, wie die mit Proteinen bestückte Membranhülle des Virus mit der Membran der Zelle verschmilzt und den Virusinhalt in die Zelle freisetzt. Für noch genauere Studien studierten Maurer und ihre Kollegen die Virus Infektion an Synaptosomen, das sind isolierte Nerven-Enden, die über Nervenzellen kommunizieren. Die dünneren Zellstrukturen der Synaptosomen ermöglichten Aufnahmen von bisher unerreichter Auflösung.

„Wir können aus der Vielzahl der einzelnen Schnappschüsse nun eindeutig den dynamischen Prozess der Infektion rekonstruieren“, so Grünewald. Nach den neuesten Erkenntnissen verschmilzt die Membranhülle des Virus mit der Plasmamembran der Zelle, wobei die Virusmembran mit den Glykoproteinen in die Zellmembran integriert werden. Das vom Tegument eingeschlossene Kapsid des Virus gelangt in die Zelle. Dort löst sich auch das Tegument ab und das freie Kapsid wandert zum Zellkern.

„Die detaillierte Beschreibung der Herpes-Infektion von Zellen dürfte nicht nur Strukturbiologen, Zellbiologen und Virologen erfreuen, sondern auch für die Designer neuer Medikamente gegen die Virus-Infektionen von großer Bedeutung sein“, hieß es aus der Arbeitsgruppe. © hil/aerzteblatt.de

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