Viren wandeln egoistische Gene in Waffen für genetische Kriegsführung

BerlinViren nutzen bestimmte Gene als Werkzeuge, wie eine neue Studie der University of California San Diego zeigt. Früher ignorierten Wissenschaftler einige DNA-Abschnitte in Genomen, da sie nicht wichtig für das Überleben schienen. Diese DNA-Teile, genannt "selbstsüchtige genetische Elemente", existieren anscheinend nur, um mehr Kopien von sich selbst zu erstellen, ohne ihren Wirten zu helfen.

Forscher der Fakultät für Biowissenschaften fanden neue Hinweise darauf, dass DNA-Elemente möglicherweise nicht nur eigennützig sind. Ihre in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie untersuchte genetische Elemente in Bakteriophagen, den am häufigsten vorkommenden Viren auf der Erde. Die Wissenschaftler entdeckten, dass diese Elemente, sogenannte "mobile Introns," Viren dabei helfen, effektiver gegen andere Viren zu konkurrieren.

Wichtige Erkenntnisse der Studie sind:

• Mobile Introns behindern die Vermehrung konkurrierender Phagen.
• Dieser Vorteil zeigt sich bei Phagen, die eine einzige Bakterienzelle infizieren.
• Ein Enzym namens Endonuklease zerschneidet die DNA der konkurrierenden Phagen.
• Die Endonuklease sabotiert die Fähigkeit des Konkurrenten, Nachkommen zu bilden und sich zu vermehren.

Erica Birkholz, Postdoktorandin und Mitautorin der Studie, erklärte, dass dies das erste Mal ist, dass ein genetisches Element als vorteilhaft für den Wirtorganismus nachgewiesen wurde. Diese Elemente sind nicht immer rein eigennützig, und diese Entdeckung hilft uns, das Verständnis der Genomentwicklung in verschiedenen Lebensformen zu vertiefen.

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Vor vielen Jahren bemerkten Wissenschaftler genetische Elemente, die egoistisch wirkten, aber sie konnten ihre Rolle bei Überleben und Fortpflanzung nicht klären. In einer neuen Studie untersuchten Forscher, wie zwei Viren dieselbe Bakterienzelle infizieren und miteinander konkurrieren. Sie stellten fest, dass ein Virus ein Enzym verwendet, um ein wichtiges Gen im Genom des anderen Virus zu zerschneiden. Dieses Zerschneiden erschwert es dem anderen Virus, sich zu vermehren.

Die Ergebnisse sind bedeutsam, da Phagenviren zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden, die nicht auf Antibiotika ansprechen. Ärzte verwenden Mischungen verschiedener Phagen, um diese Infektionen zu bekämpfen. Die neuen Erkenntnisse können zur Verbesserung dieser Behandlungen beitragen. Zu verstehen, dass einige Phagen selbstsüchtige genetische Elemente besitzen, kann Wissenschaftlern helfen herauszufinden, warum einige Phagenmischungen nicht wie erwartet funktionieren.

Professor Joe Pogliano von den Biowissenschaften erklärte, dass die in dieser Studie untersuchten Phagen Patienten mit bakteriellen Infektionen im Zusammenhang mit Mukoviszidose helfen können. Ein besseres Verständnis darüber, wie diese Phagen miteinander konkurrieren, wird die Behandlung mit Phagen-Therapien verbessern.

Das Paper wurde von Erica Birkholz, Chase 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 Studie wurde vom Howard Hughes Medical Institute, den National Institutes of Health und der National Science Foundation finanziert. Die Professoren Kit und Joe Pogliano haben ein finanzielles Interesse an Linnaeus Bioscience Inc. und erzielen daraus Einkünfte.