Hemmung eines zellulären Enzyms kann virale Infektionen bekämpfen

Forschende am Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) in Basel (Schweiz) haben ein synthetisches Protein identifiziert, das die Aktivität eines zellulären Signalweges dämpft, der bei Virusinfektionen eine Rolle spielt. Die Ergebnisse könnten zur Entwicklung von Medikamenten zur Bekämpfung von Viren wie Influenza A und Zika beitragen.

Das Influenza-A-Virus befällt weltweit Millionen von Menschen und kann schwerwiegende Komplikationen wie bakterielle Lungenentzündungen, Ohrinfektionen und die Verschlimmerung von Langzeiterkrankungen nach sich ziehen. Sobald das Grippevirus in eine Körperzelle eindringt, muss es sein genetisches Material, das in einer Proteinhülle (Kapsid) verpackt ist, freisetzen. Dazu entführt das Virus einen Teil der molekularen Maschinerie der Zelle: An das Virus sind lose Ketten des Proteins Ubiquitin angehängt, das mit einem zellulären Enzym namens HDAC6 interagiert; gleichzeitig bindet HDAC6 an Komponenten des Zellskeletts und an Motorproteine, wodurch das Kapsid in Stücke zerteilt wird, damit es von der Abfallentsorgungsmaschinerie der Zelle abgebaut werden kann. Durch das Aufbrechen des Kapsids wird das genetische Material des Virus in der Zelle freigesetzt, was die virale Infektion erleichtert.

Um zu testen, ob eine Störung der Interaktion von HDAC6 mit Ubiquitin die Grippeinfektion verhindern könnte, untersuchten Longlong Wang und seine Kollegen in der Matthias-Forschungsgruppe am FMI DARPins, eine Klasse von synthetischen Proteinen, die an eine Vielzahl von Zielen binden können. Die Forschenden fanden ein DARPin, das sich an HDAC6 binden und dessen Bindung an Ubiquitin verhindern konnte, und zwar sowohl in Reagenzgläsern als auch in Zellen, die in einer Petrischale gezüchtet wurden. Zellen, die dieses DARPin exprimieren, zeigten eine geringere Infektionsrate nicht nur mit dem Influenza-A-Virus, sondern auch mit dem Zika-Virus. Das Zika-Virus, das durch Mückenstiche übertragen wird, verursacht eine Krankheit, die bei schwangeren Frauen zu Totgeburten oder Geburtsfehlern wie einem unterdurchschnittlich großen Kopf und Gehirn führen kann.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bindung von HDAC6 an Ubiquitin ein attraktives Ziel für die Entdeckung von Arzneimitteln ist, und dass die Verhinderung dieser Bindung zur Bekämpfung von Infektionen mit Viren wie Influenza A und Zika beitragen könnte.

Viren akkumulieren schnell Mutationen, die zu einer Resistenz gegen antivirale Medikamente führen können, sagt der Hauptautor der Studie Patrick Matthias. Aus diesem Grund, so fügt er hinzu, sind Wissenschaftler daran interessiert, zelluläre Signalwege wie den, den sein Team ins Visier genommen hat, gezielt anzugehen. „Wir haben nur sehr wenige Medikamente gegen Viren, so dass es in der Zukunft noch Raum für Fortschritte gibt.“