Neue Studie: Viren verwandeln egoistische Gene in Angriffswaffen im Überlebenskampf

BerlinForscher der University of California San Diego haben herausgefunden, dass bestimmte DNA-Stücke, die früher als selbstkopierend und nutzlos für ihre Wirte galten, tatsächlich eine wichtige Rolle im Wettbewerb zwischen Viren spielen. Diese DNA-Elemente, bekannt als "selbstsüchtige genetische Elemente," verschaffen ihren Wirtorganismen einen Vorteil in diesem Wettstreit.

Wichtige Erkenntnisse:

• Mobile Introns, eine Art egoistische genetische Elemente, werden von Phagen (Viren, die Bakterien infizieren) als Waffen gegen andere Viren eingesetzt.
• Diese mobilen Introns beeinträchtigen die Reproduktionsfähigkeit konkurrierender Phagen.
• Die Entdeckung hat weitreichende Konsequenzen für die Phagentherapie, besonders bei der Behandlung antibiotikaresistenter bakterieller Infektionen.

Eine in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie untersuchte Jumbo-Phagen und deren gleichzeitige Infektion einer bakteriellen Zelle durch zwei Phagen. Dabei entdeckten die Forscher, dass ein mit dem mobilen Intron eines Phagen verbundenes Enzym namens Endonuklease das Genom des konkurrierenden Phagen zerschneidet. Dies verhindert, dass der konkurrierende Phage seine Nachkommen ordnungsgemäß erzeugen und sich vermehren kann.

„Zum ersten Mal hat ein egoistisches Gen gezeigt, dass es seinem Wirtsorganismus im Wettbewerb helfen kann“, erklärte Erica Birkholz, Postdoktorandin am Institut für Molekularbiologie und Mitautorin der Studie.

Vor einigen Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass einige Gene in ihrem eigenen Interesse handeln, wussten jedoch nicht, wie diese Gene das Überleben und die Fortpflanzung ihrer Wirte beeinflussen. Eine neue Studie zeigt nun, wie diese Gene die Evolution von konkurrierenden Organismen beeinflussen.

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Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für die Phagentherapie, bei der Viren zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt werden. Zu verstehen, wie verschiedene Phagen miteinander interagieren, kann diese Therapie verbessern. Die Entdeckung, dass einige Phagen andere mithilfe von egoistischen genetischen Elementen übertreffen können, erklärt, warum einige Phagenkombinationen nicht wie erwartet funktionieren.

Die Forscher sind der Ansicht, dass das Verständnis dieser Interaktionen zur Entwicklung effektiverer Phagenbehandlungen bei Infektionen beitragen kann. Dies ist besonders wichtig für Patienten mit Erkrankungen wie Mukoviszidose, die häufig unter bakteriellen Infektionen leiden.

Das Papier wurde von Birkholz, Morgan, Thomas Laughlin, Rebecca Lau, Amy Prichard, Sahana Rangarajan, Gabrielle Meza, Jina Lee, Emily Armbruster, Sergey Suslov, Kit Pogliano, Justin Meyer, Elizabeth Villa, Kevin Corbett und Joe Pogliano verfasst. Die Forschung wurde vom Howard Hughes Medical Institute, den National Institutes of Health und der National Science Foundation finanziell unterstützt.

Die Professoren Kit und Joe Pogliano besitzen Anteile an Linnaeus Bioscience Inc. und erhalten finanzielle Zuwendungen von diesem Unternehmen.

Die Entdeckung, dass egoistische genetische Elemente Viren dabei helfen können, wettbewerbsfähiger zu werden, ist ein bedeutender Durchbruch. Sie verändert unser Verständnis dieser Gene in der Evolution und eröffnet neue Möglichkeiten zur Verstärkung der Phagentherapie gegen antibiotikaresistente Bakterien.