Das Rätsel um das Eindringen von Viren in Zellen lösen
Die Ribonukleinsäure (RNA) ist ein Molekül, das verschiedene Rollen bei der Codierung, Decodierung, Regulierung und Expression von Genen hat. Zellen übertragen mittels mRNA ihre genetischen Informationen, microRNA dient der Regulierung der Genexpression und viele Viren verschlüsseln genetische Informationen durch ein RNA-Genom. Im menschlichen Genom gibt es rund 2 000 verschiedene microRNA. Sie steuern genetische Informationen in der Zelle, indem sie gemeinsam mit einem Protein an mRNA binden. „Wir wissen zwar viel über RNA und ihre Rolle bei Virusinfektionen, jedoch wir viel weniger über die Steuerung der regulatorischen RNA an sich“, sagt Sébastien Pfeffer vom nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Frankreich, der ein Stipendium vom Europäischen Forschungsrat (ERC) erhalten hat. „Mit anderen Worten stellen wir uns die Frage: Wie werden die Regulatoren reguliert?“
Die Entwicklung von Viren
Diese Frage stand im Zentrum des Projekts RegulRNA (Modulation of RNA-based regulatory processes by viruses). Mithilfe seines ERC-Stipendiums widmete sich Pfeffer vor allem der microRNA, wobei er sich an einigen vorherigen Arbeiten orientierte. „Vor ein paar Jahren fand ich heraus, dass einige Viren eigene microRNA exprimieren, mit denen die Wirtsgene dann anvisiert werden“, erklärt er. „Indem das Virus an die mRNA der Zelle bindet, kann es Zellen kapern und sie zu seinem eigenen Vorteil anpassen. Und genau das machen Viren.“ In seinem jüngsten Projekt wollte Pfeffer die komplexe Rolle, die microRNA bei Virusfunktionen spielen, und die Faktoren, die an ihrer Erzeugung beteiligt sind, besser verstehen und herausfinden, wie sich einige Viren entwickeln, um ihre eigenen microRNA zu exprimieren.
Therapieziele ermitteln
Pfeffer nutzte verschiedene Viren als Modelle, um das Verhalten der microRNA zu untersuchen. Mithilfe einer Kombination aus Verfahren von der Bioinformatik bis zur Zellbiologie wollte er sich einen umfassenden Überblick über die Regulierung der RNA bei Virusinfektionen verschaffen. „Zellen können das Virus mithilfe von microRNA angreifen, aber auch Viren können microRNA nutzen, um eine Zelle anzuvisieren“, merkt Pfeffer an. „Bei unserer Forschung haben wir zum Beispiel eine microRNA im Gehirn gefunden, die an virale RNA binden kann.“ Könnte man zum Beispiel verhindern, dass diese microRNA an das Virus binden, ließen sich Infektionen womöglich wirksam bekämpfen. Das Projektteam untersuchte außerdem das Verhalten eines Herpesvirus, das für die Entwicklung einiger Krebsarten verantwortlich ist. „Wir wissen, dass einige microRNA produziert werden und eine Rolle im Krebsprozess spielen können“, betont Pfeffer. „Wenn wir den Prozess nachvollziehen können, durch den virale microRNA exprimiert werden, hätten wir auch hier etwas, um Infektionen zu bekämpfen.“ Auch bei der Erkennung der frühen Anzeichen einer Virusinfektion wurden wichtige Fortschritte erzielt. Dringt virale RNA in eine Zelle ein, wird sie von der Zelle als Gefahr erkannt. „Würde man alle zellulären Proteine identifizieren, die an dieser Erkennung beteiligt sind, könnte auch das eine Möglichkeit sein, um mit Virusinfektionen umzugehen“, so Pfeffer weiter. Das Projekt, dessen Ergebnisse gerade validiert werden, soll im Dezember 2020 enden und könnte sich auf die aktuelle globale Gesundheitskrise auswirken. „Unsere Forschung ist zwar noch lange nicht abgeschlossen, trotzdem möchten wir natürlich unsere Erkenntnisse zur Bekämpfung von COVID-19 einsetzen“, so Pfeffer abschließend. „Damit werden wir uns auseinandersetzen, sobald wir unser Labor wieder nutzen können.“
Schlüsselbegriffe
RegulRNA, microRNA, Zellen, Viren, Infektion, Biologie, zellulär, COVID-19, Krebs