Zusammenhang zwischen viralen Infektionen und seltener Stoffwechselerkrankung identifiziert

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter führender Beteiligung des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) hat ein bislang uncharakterisiertes Gen identifiziert, das für eine seltene lysosomale Erkrankung bei Kindern verantwortlich und wesentlich für die Infektiosität verschiedener RNA-Viren ist.

Lysosomen sind Strukturen in der Zelle, die körperfremde oder -eigene Stoffe mithilfe lysosomaler Enzyme abbauen. Erblich bedingte Störungen im Transport dieser Enzyme zu den Lysosomen führen zu schweren, unheilbaren lysosomalen Erkrankungen. Diese Enzyme werden aber auch von bestimmten Viren genutzt, um ihre Hüllproteine zu aktivieren und die Zellen zu infizieren. „Wenn wir das TMEM251-Gen in Zell-Linien im Laborversuch ausgeschaltet haben, führt dies zu einer gestörten Versorgung mit lysosomalen Enzymen – mit der Folge von Ablagerungen nicht abbaubaren Materials, das maßgeblich an der Krankheitsentstehung beteiligt ist. Gleichzeitig sind diese Zellen widerstandsfähig gegen Infektionen mit Reoviren, Ebolaviren und SARS-CoV-2“, erklärt Prof. Thomas Braulke, Naturwissenschaftler im Institut für Osteologie und Biomechanik des UKE und einer der beiden korrespondierenden Autoren der aktuellen Publikation in „Science“.

Mithilfe verschiedener mikroskopischer und biochemischer Verfahren konnten die Forschenden die Funktion von TMEM251 in der Zelle aufklären. „Aufgrund dieser Erkenntnisse haben wir den Namen des TMEM251-Gens in LYSET – Lysosomal Enzyme Trafficking factor – geändert. Zusätzlich konnten wir auch den Pathomechanismus und das klinische Erscheinungsbild von Patient:innen mit Mutationen im LYSET-Gen erklären und in einem entsprechenden Tiermodell dieser Erkrankung bestätigen. Für die Diagnostik von Patient:innen mit Verdacht auf lysosomale Speichererkrankungen muss deshalb in Zukunft auch die Analyse des LYSET-Gens mit einbezogen werden“, so der Wissenschaftler, der sich seit vielen Jahren mit der Zellbiologie seltener Erkrankungen beschäftigt. Außerdem stelle LYSET ein potenziell neues Zielprotein dar, um zum Beispiel kurzfristig mit pharmakologischen Wirkstoffen die Infektionskette von bestimmten RNA-Viren zu unterbrechen. Hier seien jedoch noch weitere Forschungen erforderlich, so Braulke.

Multizentrische Zusammenarbeit führte zum Erfolg

Die für die Grundlagenforschung und weitere klinische Entwicklungen bedeutsamen Ergebnisse entstammen einer dreijährigen intensiven Zusammenarbeit zwischen dem UKE, einer virologischen Arbeitsgruppe an der Universität Stanford (Prof. Jan Carette), einer zellbiologischen Gruppe am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) Kiel (Prof. Sabrina Jabs), einer Proteom-analytischen Gruppe an der Universität Bonn (PD Dr. Dominic Winter) und mithilfe der Elektronenmikroskopie am Zentrum für Molekulare Neurobiologie Hamburg (Dr. Michaela Schweizer). Prof. Blanche Schwappach-Pignataro, Dekanin und UKE-Vorstandsmitglied, freut sich, dass die Untersuchungen auf deutscher Seite langjährig durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 877 und der Forschungsgruppe FOR2625 unterstützt wurden und sieht in der bahnbrechenden Entdeckung einen herausragenden Erfolg der biomedizinischen Grundlagenforschung im UKE.