Indem sie die Geheimnisse eines bizarren Virus entschlüsseln, das in fast kochender Säure überlebt, haben Wissenschaftler der University of Virginia School of Medicine einen Plan zur Bekämpfung menschlicher Krankheiten gefunden, indem sie DNA verwenden, die in eine nahezu unzerstörbare Rüstung gehüllt ist.
"Interessant und ungewöhnlich ist, zu sehen, wie Proteine und DNA auf eine Weise zusammengesetzt werden können, die unter den härtesten vorstellbaren Bedingungen absolut stabil ist", sagte Dr. Edward H. Egelman von der UVA-Abteilung für Biochemie und Molekulargenetik. „Wir haben entdeckt, was ein grundlegender Widerstandsmechanismus zu sein scheint – gegen Hitze, gegen Austrocknung, gegen ultraviolette Strahlung. Und wenn wir das wissen, können wir in viele verschiedene Richtungen gehen, einschließlich der Entwicklung von Möglichkeiten, DNA für die Gentherapie zu verpacken."
Es ist wichtig, eine effektive Verpackung für die DNA-Lieferung zu finden, da der menschliche Körper viele Möglichkeiten hat, fremde DNA abzubauen und zu entfernen - so bekämpft er Viren. Dieser Schutzmechanismus wird jedoch zu einem großen Hindernis für Ärzte, die Gene zur Bekämpfung von Krankheiten einsetzen wollen. Das Erstellen einer undurchdringlichen Verpackung würde dieses Problem lösen, und dieser seltsame Virus bietet eine vielversprechende Vorlage.
Das Virus, SIRV2, infiziert einen mikroskopisch kleinen Organismus namens Sulfolobus islandicus, der unter Bedingungen lebt, die Egelman als "extrem ungewöhnlich" bezeichnete: saure heiße Quellen, in denen die Temperaturen 175 Grad Fahrenheit übersteigen. Die Forschung identifizierte überraschende Ähnlichkeiten zwischen dem SIRV2-Virus und den Sporen, die Bakterien bilden, um in unwirtlichen Umgebungen zu überleben. „Einige dieser Sporen sind für sehr, sehr schreckliche Krankheiten verantwortlich, die schwer zu behandeln sind, wie Milzbrand. Wir zeigen also in diesem Artikel, dass dieses Virus tatsächlich ähnlich funktioniert wie einige der Proteine, die in bakteriellen Sporen vorhanden sind“, sagte er. Sporen werden auch von C. difficile gebildet, das derzeit für etwa 30.000 Todesfälle pro Jahr verantwortlich ist USA und wurde von den Centers for Disease Control and Prevention als „dringend“eingestuft führt in viele, viele Richtungen, von denen die meisten unmöglich vorherzusagen sind, was die Auswirkungen sein werden."
Und wie überlebt das Virus solch unwirtliche Bedingungen? Wie sich herausstellt, zwingt SIRV2 seine DNA in die sogenannte A-Form, einen strukturellen Zustand, der vor mehr als einem halben Jahrhundert von der bahnbrechenden DNA-Forscherin Rosalind Franklin identifiziert wurde. "Ich denke, dies wird noch einmal die Beiträge hervorheben, die sie geleistet hat, denn viele Menschen haben das Gefühl, dass diese A-Form der DNA nur unter sehr nicht-biologischen Bedingungen im Labor gefunden wird, wenn die DNA dehydriert oder trocken ist " sagte Egelmann."Stattdessen scheint es ein allgemeiner Mechanismus in der Biologie zum Schutz der DNA zu sein."
Egelman und seine Kollegen konnten das Geheimnis nur aufgrund der bemerkenswerten Leistung des neuen Elektronenmikroskops Titan Krios von UVA lüften. Das massive Mikroskop, das tief unter dem Fontaine Research Park vergraben ist, ist in vielen Tonnen Beton isoliert, um die Stabilität zu gewährleisten, die erforderlich ist, um biologische Proben in bisher unmöglichen Details zu untersuchen. Das Mikroskop ist weltweit eines von wenigen seiner Art und wurde zum Teil von den National Institutes of He alth finanziert. Forscher aus nah und fern, sowohl an der UVA als auch darüber hinaus, zapfen seine Kraft an.
Egelmans Ergebnisse gehören zu den ersten, die von UVA's Titan stammen, aber weitere werden voraussichtlich bald folgen. Die Entdeckung wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Science in einem Artikel beschrieben, der von Frank DiMaio, Xiong Yu, Elena Rensen, Mart Krupovic, David Prangishvili und Egelman verfasst wurde.
