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HIV-Impfstoff-Hinweis in der Struktur des Schlüsselinfektionsproteins gefunden
Zwei neue Studien zeigen, wie US-Wissenschaftler die detaillierte Struktur eines Proteins, das eine Schlüsselrolle bei der HIV-Infektion spielt, aufdecken konnten. Die Ergebnisse bieten ein vertieftes Verständnis, das bei der Entwicklung erfolgreicher Impfstoffe gegen das AIDS-Virus fehlte.
Unter Verwendung von Protein-Engineering und zwei verschiedenen hochmodernen Strukturbiologie-Bildgebungstechniken haben kollaborierende Teams vom Scripps Research Institute (TSRI) und Weill Cornell Medical College eine detaillierte atomare Struktur des HIV-Envelope-Trimers, bekannt als Env.
Die neue Entdeckung wird in zwei Studien dokumentiert, die beide online veröffentlicht wurden Wissenschaft diese Woche.
Keiner der bisher getesteten HIV-Impfstoffe ist einem ausreichenden Schutz ausreichend nahe gekommen - ein Versagen, das weitgehend auf die von Env gestellten Herausforderungen zurückzuführen ist.
Env ist ein dreiteiliges Protein (ein Trimer), das auf der Oberfläche von HIV gefunden wird und entscheidend dafür ist, wie das Virus in menschliche Zellen gelangt, um eine Infektion auszulösen.
Verständnis von Env
Env hat hochwirksame Möglichkeiten entwickelt, den Angriff des Immunsystems zu vermeiden. Zum Beispiel mutiert es häufig seine äußersten Regionen, und es bedeckt auch seine Oberflächen mit sehr glitschigen Zuckermolekülen, die Glykane genannt werden.
Je mehr Wissenschaftler über Env und seine Struktur wissen, desto höher sind die Chancen, erfolgreiche Impfstoffe zu entwickeln.
Es war schwierig, Bilder des Env-Proteins auf atomarer Ebene zu erhalten, weil seine Struktur komplex und delikat ist - aber jetzt haben neue Techniken dies möglich gemacht.
Um das Bild zu erfassen, konstruierten die Teams zunächst eine stabilere Version des Proteins, wie Andrew Ward, ein Assistenzprofessor an der TSRI-Abteilung für Integrative Struktur- und Computerbiologie, erklärt:
"Es neigt zum Beispiel dazu, auseinanderzufallen, selbst wenn es sich auf der Oberfläche des Virus befindet. Um es zu untersuchen, müssen wir es konstruieren, um es stabiler zu machen."
Nach der Stabilisierung des Env-Trimers mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie und der Röntgenkristallographie konnten die Wissenschaftler ihre Struktur und auch die Zusammensetzung und Interaktion mit HIV-Antikörpern aufdecken.
Ein Aspekt der Entdeckung, die Impfstoffentwicklern helfen wird, ist die genaue Kenntnis der Stellen, an denen sich HIV-Antikörper an das Virus binden können - so können sie diese viralen "Epitope" mit dem Impfstoff nachahmen.
Ein anderer leitender Autor, Ian A. Wilson, der Hansen-Professor für Strukturbiologie an der TSRI, sagt:
"Die meisten der früheren strukturellen Studien dieses Hüllkurvenkomplexes konzentrierten sich auf einzelne Untereinheiten, aber wir benötigten die Struktur des vollständigen Komplexes, um die Stellen der Vulnerabilität genau zu definieren, auf die man zielen könnte, zum Beispiel mit einem Impfstoff."
Mittel aus dem Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten (NIAID), Teil der National Institutes of Health, half bei der Finanzierung der Studien.
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