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Suche nach neuen antiviralen Therapien: Dem HIV-Lebenszyklus auf der Spur

Würzburg, 28. März 2022 – Das Coronavirus SARS-CoV-2 hat eine andere weltumspannende Seuche zuletzt medial in den Schatten gestellt: HIV/AIDS. Nach Angaben von UNAIDS, einer Initiative der Vereinten Nationen, sind zurzeit weltweit rund 38 Millionen Menschen mit HIV infiziert. Beinahe ebenso viele Betroffene sind seit Ausbruch der HIV-Pandemie in den 80er-Jahren an den Folgen einer AIDS-Erkrankung gestorben. Auf der Suche nach neuen Ansätzen für antivirale Therapien haben Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg und des Robert Koch-Instituts (RKI) in Berlin jetzt eine neue Technologie entwickelt, mit deren Hilfe Schlüsselstadien des HIV-Lebenszyklus analysiert und beeinflusst werden können. Ihre Erkenntnisse wurden heute im Fachmagazin Nature Structural and Molecular Biology veröffentlicht.

 

Schlüsselstadien im Lebenszyklus eines Virus können zentrale Angriffspunkte für Medikamente und Therapien darstellen. Ziel der Grundlagenforschung ist es daher, diese Prozesse auf molekularer Ebene zu verstehen und beeinflussen zu können. Ein besonderes Merkmal des HI-Virus ist es, dass es zwei Kopien seines Erbguts enthält. Während einer Infektion werden diese in einem Dimerisierung genannten Vorgang miteinander verbunden, um daraus ein neues Viruspartikel herzustellen. Außerdem wird die Dimerisierung damit in Verbindung gebracht, dass ein neu produziertes Viruspartikel in einer Proteinhülle verpackt wird. Erst dadurch entsteht ein vollständiges, infektiöses neues Teilchen, und das Virus hat sich erfolgreich vermehrt (repliziert).

Anordnung der RNA entscheidend 

Im Fachmagazin Nature Structural and Molecular Biology beschreiben Forscher:innen des Würzburger Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) – einer Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig in Kooperation mit der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg – sowie des Robert Koch-Instituts (RKI) in Berlin jetzt eine neuartige Technologie, mit deren Hilfe sie diese Prozesse genau untersuchen können. Genannt FARS-seq (von engl. Functional Analysis of RNA Structure), hilft ihre Methode, Regionen des HIV-1-Genoms zu identifizieren, die für die Dimerisierung und Produktion der Virenhülle wichtig sind.

„Die Idee, dass die Dimerisierung eine Voraussetzung für die Verpackung des Virus vom Typ HIV-1 ist, besteht schon seit langem in der Forschung. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen waren bislang jedoch unklar. Unsere Studie liefert diese Details in hoher Auflösung, sodass ein gezieltes Eingreifen möglich wird“, erläutert Juniorprofessor Redmond Smyth, Initiator der Studie und Forschungsgruppenleiter am HIRI.

Liqing Ye forscht am HIRI im Labor von Smyth und ist Erstautorin der aktuellen Studie. Sie ergänzt: „Wir konnten zeigen, dass das HIV-1-Erbgut zwei verschiedene RNA-Konformationen aufweist. Nur eine davon hat die Merkmale, die es braucht, um die Virushülle herzustellen. Bei der zweiten Anordnung verbleibt die RNA in der Wirtszelle und produziert dort neue virale Proteine. Diese beiden Konformationen wirken daher wie ein molekularer Schalter, der das Schicksal der viralen RNA und damit der Virusreplikation lenkt.“

Die Wissenschaftler:innen haben Sequenzen mit einer Auflösung von einem Nukleotid identifiziert, die das Gleichgewicht zwischen diesen beiden RNA-Konformationen regulieren. Ihre Studie verdeutlicht, wie die Bindung viraler Faktoren an diese Regionen genutzt werden kann, um den Zusammenbau des Virus gezielt zu steuern oder zu stören. 

„Wir hoffen, diese neuen Erkenntnisse für RNA-basierte antiretrovirale Medikamente oder verbesserte Gentherapievektoren nutzen zu können“, sagt Redmond Smyth vom Würzburger Helmholtz-Institut. In Folgestudien wolle man jetzt untersuchen, ob die Beobachtungen auch bei anderen Stämmen des HI-Virus Bestand haben.  

Über HIV

Das Humane Immundefizienz-Virus (HIV) zählt zur großen Familie der Retroviren. Diese sind behüllt, und ihre Erbinformation besteht aus Ribonukleinsäuren (RNA, von engl. ribonucleic acid). Charakteristisch für Retroviren wie HIV ist es, dass die viralen Partikel jeweils aus zwei Kopien des RNA-Genoms bestehen. Bislang sind zwei Virustypen bekannt, die den Menschen infizieren: HIV-1 und HIV-2. Vorliegende Studie befasst sich mit HIV-1 – der Variante, die mehr als 90 Prozent aller Infektionen ausmacht.

Originalpublikation

Short and long-range interactions in the HIV-1 5’UTR regulate genome dimerization and packaging. Ye L, Gribling-Burrer AS, Bohn P, Kibe A, Börtlein C, Ambi UB, Ahmad S, Olguín-Nava M, Smith M, Caliskan N, von Kleist M, Smyth RP (2022). Nature Structural and Molecular Biology. DOI: 10.1038/s41594-022-00746-2

Pressefoto 

Die komplette Medieninformation inkl. Pressefoto zum Download können Sie hier einsehen (Link zur HIRI-Webseite).

© für das Foto: HIRI / Britta Grigull

BU: Dem HIV-Lebenszyklus auf der Spur: Das HIRI-Team (Jun.-Prof. Redmond Smyth, korrespondierender Autor, und Liqing Ye, Erstautorin (vorne/Mitte) mit dem HIRI-Team der HIV-Studie)

 

HIRI-Medieninformation vom 28. März 2022

Höchstwerte an Corona-Patienten und Personalausfall: Dauerbelastung hält an

Kliniken warnen vor weiteren Anstieg der Inzidenzen / Massiver Personalausfall durch Isolationspflicht

Kliniken aus Unterfranken warnen nachdrücklich vor einer weiteren Belastung des regionalen Gesundheitssystems. Grund dafür sind immer neue Höchststände an Corona-Patienten und auch beim Ausfall von Personal aufgrund von Isolationspflicht und Krankheit. Alleine an der Uniklinik Würzburg gab es in dieser Woche einen neuen Höchststand mit bis zu 70 Patienten, die einen positiven SARS-CoV-2-Nachweis hatten. Am Klinikum Würzburg Mitte (KWM) wurden bis zu 50 Covid-Patienten versorgt.

Viele Kliniken erleben gerade in den letzten Wochen eine Dauerbelastung des Personals, die es in dieser Form seit Beginn der Pandemie nicht gegeben habe. Daher müssen weiterhin planbare Behandlungen verschoben werden, auch ambulante Untersuchungen werden zum Teil kurzfristig abgesagt aufgrund des massiven Personalausfalls in den Kliniken.

Mit Blick auf die anstehenden Lockerungen und die weiter steigenden Inzidenzen appellieren mehrere Kliniken und Einrichtungen gemeinsam: Die öffentlichen Präventionsmaßnahmen müssen fortgeführt werden, bis eine Trendwende bei den Infektionen erkennbar ist.

 

Gemeinsame Presseinformation von Klinikum Würzburg Mitte, Main-Klinik Ochsenfurt und Universitätsklinikum Würzburg 

Uniklinikum Würzburg beim Berufsinformationstag dabei

Auf dem Berufsinformationstag der Würzburger Wirtschaftsjunioren am 2. April 2022 präsentieren das Uniklinikum, das Staatliche Berufliche Schulzentrum für Gesundheitsberufe sowie die OTA-/ATA-Schule ihre Ausbildungsangebote.

Am Samstag, den 2. April 2022, findet in der Würzburger tectake Arena der 20. Berufsinformationstag (BIT) statt. Bei der von den Würzburger Wirtschaftsjunioren veranstalteten Ausbildungsmesse präsentieren sich am Stand 5 die Staatlichen Berufsfachschulen für Medizinisch-technische Assistentinnen und Assistenten, Hebammen, Massage und Pflege. Außerdem stellt sich dort die Schule für Anästhesietechnische und Operationstechnische Assistentinnen und Assistenten vor. 

Am Stand 6 berät das Uniklinikum Würzburg (UKW) über seine abwechslungsreichen Ausbildungsberufe in den Bereichen Küche, Handwerk, Tierpflege, IT und Verwaltung. 

Das Uniklinikum Würzburg ist der einzige Maximalversorger Mainfrankens und der größte Arbeitgeber Würzburgs. Die Standteams freuen sich auf einen spannenden Messetag mit zahlreichen interessierten Besuchern. Der BIT 2022 geht von 8:30 bis 17:45 Uhr.

Uniklinikum Würzburg: Mit 32 Expertinnen und Experten in der Stern-Ärzteliste

In einer neuen Ärzteliste nennt das Magazin „Stern“ die besten Fachärztinnen und Fachärzte Deutschlands. Unter diesen finden sich auch 32 Medizinerinnen und Mediziner des Uniklinikums Würzburg.

Am 8. März dieses Jahres veröffentlichte das Magazin „Stern“ in der Sonderausgabe „Gute Ärzte für mich“ eine Liste von deutschlandweit mehr als 4200 empfehlenswerten Ärztinnen und Ärzten in insgesamt 105 Fachgebieten. Das Uniklinikum Würzburg ist dort mit folgenden 32 Medizinerinnen und Mediziner vertreten:

  • Prof. Dr. Ute-Susann Albert: Brustkrebs
  • Prof. Dr. Andreas Buck: Nuklearmedizin
  • Prof. Dr. Jürgen Deckert: Angststörungen 
  • Prof. Dr. Hermann Einsele: Leukämien und Lymphome
  • Prof. Dr. Martin Fassnacht: Endokrinologie
  • Dr. Kai Fehske: Kreuzband und Meniskus, Sportorthopädie
  • Prof. Dr. Michael Flentje: Radioonkologie
  • Prof. Dr. Christoph-Thomas Germer: Gastrointestinale Tumoren, Viszeralchirurgie
  • Prof. Dr. Christoph Härtel: Neonatologie
  • Prof. Dr. Rudolf Hagen: Kopf-Hals-Tumoren
  • Prof. Dr. Stefanie Hahner: Endokrinologie
  • Prof. Dr. Jost Hillenkamp: Retinachirurgie
  • Prof. Dr. Gabriel Krastl: Ästhetische Zahnheilkunde
  • Dr. Jürgen Krauß: Hirntumoren
  • Prof. Dr. Hubert Kübler: Urologische Tumoren
  • Prof. Dr. Dr. Alexander Kübler: Implantologie, Kopf-Hals-Tumoren
  • PD Dr. Martin Lauer: Alzheimer
  • Prof. Dr. Rainer Leyh: Herzchirurgie
  • Prof. Dr. Johannes G. Liese: Infektiologie
  • Prof. Dr. Rainer H. Meffert: Unfallchirurgie
  • Prof. Dr. Alexander Meining: Invasive Gastroskopie
  • Prof. Dr. Martin Nentwich: Strabologie
  • PD Dr. Florian Seyfried: Adipositaschirurgie
  • Prof. Dr. Claudia Sommer: Diabetische Polyneuropathie
  • Prof. Dr. Angelika Stellzig-Eisenhauer: Kieferorthopädie
  • Prof. Dr. Hans-Peter Tony: Rheumatologie
  • Prof. Dr. Axel Trautmann: Neurodermitis
  • Prof. Dr. Birgitt van Oorschot: Palliativmedizin
  • Prof. Dr. Jens Volkmann: Parkinson
  • Prof. Dr. Christoph Wanner: Hypertonie, Lipidologie
  • Prof. Dr. Johannes Wirbelauer: Neonatologie
  • Prof. Dr. Achim Wöckel: Brustkrebs

Über die Stern-Ärzteliste

Kriterien bei der Erstellung der Liste sind Arzt- und Patientenempfehlungen, klinische Studien und Publikationen. Das Magazin präsentiert die Ärzteliste in Zusammenarbeit mit dem unabhängigen Recherche-Institut Munich Inquire MediaA (MINQ). 

ERC Starting Grant für Prince Ravat

In der Würzburger Chemie will man eine neue Klasse chiraler organischer Halbleiter entwickeln – für Anwendungen der nächsten Generation der organischen Elektronik. Gefördert wird das Projekt vom ERC mit 1,5 Millionen Euro.

Wir leben in einem Zeitalter der Miniaturisierung. Das Ziel: immer kleinere und effizientere optische, elektronische und mechanische Geräte zu bauen. Daher steigt auch die Nachfrage nach multifunktionalen Materialien, die auf mehrere äußere Reize gleichzeitig reagieren können.

Dieser Herausforderung stellt sich Dr. Prince Ravat, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Organische Chemie der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Für sein Vorhaben erhält er nun hochkarätige Unterstützung: Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) hat ihm einen Starting Grant in Höhe von 1,5 Millionen Euro bewilligt. Diese Auszeichnung wird in einem europaweiten Wettbewerb an herausragende Nachwuchsforschende vergeben. Das daraus geförderte Projekt soll in den kommenden sechs Monaten starten und ist auf fünf Jahre ausgelegt.

Materialien entwerfen, synthetisieren und testen

Die Chemikerinnen und Chemiker wollen sich dabei die Chiralität zunutze machen. Eine Eigenschaft von Molekülen, die mit ihrer Symmetrie zusammenhängt. Die Einführung von Chiralität in funktionelle Materialien verleiht ihnen einzigartige Eigenschaften, wie die Absorption und Emission von zirkular polarisiertem Licht und spinselektiven Ladungstransport. Dadurch können Materialien mit ganz neuen Funktionen konzipiert werden.

„Wir als Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der synthetischen Chemie sind an der Entwicklung von neuen Molekülen mit spezifischen Anwendungen interessiert. Im Rahmen dieses Projekts werden wir neuartige funktionelle chirale Materialien entwerfen, synthetisieren und anschließend ihre optoelektronischen und Ladungstransporteigenschaften testen“, erklärt Ravat.

Das Ziel des JMU-Teams ist dabei die Entwicklung von chiralen organischen Halbleitern, die sowohl die Ladung als auch den Spin (Eigenrotation) der Ladungsträger nutzen. Diese sind für die Entwicklung der nächsten Generation der Optoelektronik wichtig, zum Beispiel Spin-LEDs, 3D-Displays und quantenbasierte optische Computertechnik. Reguläre organische Halbleiter sind bereits ausgereift, die Forschung an chiralen organischen Halbleitern ist jedoch noch in einem frühen Stadium.

Werdegang des ERC-Preisträgers

Prince Ravat, 1986 in Vadodara (Indien) geboren, studierte Chemie an der Maharaja Sayajirao University of Baroda (Vadodara, Indien). Anschließend war er am National Chemical Laboratory in Pune (Indien) und dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, wo er 2014 mit "summa cum laude" promovierte. Anschließend arbeitete er als Postdoc an der Universität Basel (Schweiz) und der Universität Tokyo (Japan).

2018 wechselte Ravat an die JMU im Rahmen des „Excellent Ideas Programme“ und ist seitdem Arbeitsgruppenleiter am Institut für Organische Chemie. In seiner Laufbahn erhielt er bereits zahlreiche Auszeichnungen und Stipendien – zuletzt etwa den Thieme Chemistry Journals Award 2022 und die Aufnahme in das Emil-Fischer-Fellowship-Programm 2021.

Weblinks

Arbeitsgruppe Ravat-Group an der JMU

Kontakt

Dr. Prince Ravat, Institut für Organische Chemie, Universität Würzburg, T. +49 931 – 31 81583, princekumar.ravat@ uni-wuerzburg.de 

 

einBlick - Das Online-Magazin der Universität Würzburg vom 22. März 2022

ERC Consolidator Grant für Lars Dölken

Erneut erhält Virologie-Professor Lars Dölken einen Consolidator Grant über zwei Millionen Euro. Mit diesem Preis des Europäischen Forschungsrats treibt er ein neues Projekt über Herpesviren voran.

Mit seinen Consolidator Grants fördert der Europäische Forschungsrat (ERC) Talente in der Wissenschaft, deren bisherige Arbeit weitere Spitzenleistungen erwarten lässt. Professor Lars Dölken, Leiter des Lehrstuhls für Virologie an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, erhält diese Auszeichnung nach 2016 jetzt schon zum zweiten Mal.

Auch in seinem neuen ERC-Projekt DecipherHSV erforscht Dölken Herpesviren. Genauer gesagt: das Herpes-simplex-Virus 1. Dieser Krankheitserreger ist für relativ harmlose Beschwerden wie die unangenehm juckenden Lippenbläschen verantwortlich. Er kann aber auch gefährliche Lungen- oder Gehirnentzündungen auslösen.

Das Tückische an diesem Herpesvirus: Hat es sich einmal im Menschen eingenistet, verharrt es dort lebenslang. Das Virus kann für lange Zeit unauffällig bleiben. Doch unter besonderen Bedingungen – etwa wenn das Immunsystem schwächelt – kann es erwachen und seinem Wirt Probleme bereiten.

Das Virus birgt noch viele Geheimnisse

„In den letzten zehn Jahren haben systembiologische Ansätze, zu denen mein Labor entscheidende Beiträge geleistet hat, unser Wissen über die komplexen Wechselwirkungen des Virus mit seinem Wirt erheblich erweitert“, sagt Lars Dölken. Doch immer noch seien viele molekulare Abläufe nur unzureichend verstanden.

Unklar sind unter anderem die Mechanismen, mit denen das Virus zwischen Ruhe und Aktivität wechselt. Das liegt auch daran, dass den derzeit verfügbaren Technologien die zeitliche und räumliche Auflösung fehlt, um den Lebenszyklus des Erregers im Detail zu analysieren. Diese Wissens- und Technologielücken will Professor Dölken nun schließen.

Was im Projekt enträtselt werden soll

Drei Hauptziele verfolgt das JMU-Team: die Entschlüsselung aller viralen Elemente, die für eine produktive Infektion verantwortlich sind; die Aufklärung der Mechanismen, mit denen HSV-1 die Transkription im Wirts- und Virusgenom manipuliert, sowie die Entschlüsselung der zellulären und viralen Faktoren, die für die Ruhe- und Reaktivierungsphasen des Virus verantwortlich sind.

Um diese Ziele zu erreichen, wird das Team neuartige systembiologische Methoden nutzen sowie neue computergestützte Methoden und integrative Analysewerkzeuge entwickeln. Ein neuartiger Ansatz zur Einzelzell-RNA-Sequenzierung soll eine Fülle von Daten liefern, für deren Auswertung Verfahren der Künstlichen Intelligenz eingesetzt werden.

Als Ergebnis hofft Lars Dölken auf Anhaltspunkte für neue therapeutische Ansätze, die man auch gegen andere Herpesviren richten kann. Das Projekt startet im Juni 2022 und hat eine Laufzeit von fünf Jahren. Der ERC fördert es mit zwei Millionen Euro.

Karrierestationen von Lars Dölken

Lars Dölken, Jahrgang 1977, ist in Freiburg im Breisgau aufgewachsen. Er studierte Medizin an der Universität Greifswald und an der Universität von Otago in Dunedin (Neuseeland). Es folgten Stationen als Arzt und Forscher an der LMU München und an der Universität Cambridge in England. 2015 folgte der promovierte und habilitierte Facharzt für Mikrobiologie, Virologie und Infektionsbiologie 2015 dem Ruf auf den Würzburger Lehrstuhl für Virologie.

Kontakt

Prof. Dr. Lars Dölken, Lehrstuhl für Virologie, Universität Würzburg, T +49 931 31-89781, lars.doelken@ uni-wuerzburg.de 

 

einBlick - Das Online-Magazin der Universität Würzburg vom 22. März 2022

Tiefer Blick in die Trickkiste von Bakterien

Cynthia Sharma erforscht, wie Bakterien sich an ihre Umwelt anpassen, und hat dabei RNA-bindende Proteine im Blick, über die wenig bekannt ist. Dafür hat sie einen mit zwei Millionen Euro dotierten ERC Consolidator Grant erhalten.

Wenn Bakterien wie beispielsweise die Lebensmittelkeime Campylobacter jejuni oder Salmonella sich im menschlichen Organismus ausbreiten, müssen sie in der Regel mit Widerstand und einer feindlichen Umgebung rechnen. Dank diverser Tricks sind sie jedoch in der Lage, sich auch an diese Bedingungen anzupassen, und verfügen dafür über ausgeklügelte Überlebens- und Anpassungsstrategien.

Eine Methode dieser zellulären Kontrolle, mit der Bakterien auf Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren, steht im Mittelpunkt eines neuen Forschungsprojekts von Cynthia Sharma. Ihr Projekt konzentriert sich auf eine Klasse von Proteinen, die RNA-Moleküle binden kann und dadurch großen Einfluss auf die Genregulation und zellulären Prozesse der Bakterien hat. Diese Klasse von Proteinen ist aber bislang weitgehend unerforscht.

Cynthia Sharma ist Leiterin des Lehrstuhls für Molekulare Infektionsbiologie II und Sprecherin des Zentrums für Infektionsforschung (ZINF) der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Für ihre Forschung hat sie jetzt vom europäischen Forschungsrat (European Research Council ERC) eine hohe Auszeichnung erhalten: einen mit rund zwei Millionen Euro dotierten Consolidator Grant. Diese Art von Preis vergibt der ERC an herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit einer vielversprechenden Karriere.

Sharma kann damit in den kommenden fünf Jahren maßgeblich ihr Projekt vorantreiben. Das Geld für ihr Projekt „Exploring the Expanding Universe of RNA-Binding Proteins in Bacteria“, kurz bacRBP, soll hauptsächlich für die Vergrößerung ihres Teams, Verbrauchsmaterialien und die Entwicklung neuer experimenteller Technologien verwendet werden.

Ein riesiges und unerforschtes Universum

Ziel ihres ERC Consolidator Grants ist die Identifizierung und Erforschung von RNA-bindenden Proteinen in Bakterien. „Unser Projekt basiert auf der Hypothese, dass es in Bakterien ein riesiges, bislang noch weitgehend unerforschtes Universum von RNA-bindenden Proteinen gibt, die wichtige Funktionen in der Zelle haben“, sagt Sharma. „RNA-basierte Regulationsmechanismen spielen eine zentrale Rolle in der Stressantwort und Virulenzkontrolle von Bakterien“, erklärt sie.

In den vergangenen 20 Jahren habe sich die Wissenschaft bei der Suche nach den Akteuren der RNA-basierten Genexpressionskontrolle hauptsächlich auf kleine regulatorische RNA-Moleküle konzentriert und dabei enorme Fortschritte erzielt. Auch an der JMU bildet die RNA-Forschung einen Schwerpunkt, denn auch hier wurden wichtige Details der komplexen RNA-Regulationsmechanismen in Bakterien entschlüsselt.

Sharma und ihr Team gehen nun quasi einen Schritt weiter: Sie interessieren sich für Proteine, die an RNA-Moleküle binden und diese regulieren können. Nur sehr wenige von ihnen sind in Bakterien genauer untersucht. Sie verfügen über eine sogenannte RNA-Bindungsdomäne und können darüber mit der RNA interagieren. „Somit ist es ihnen möglich, die Übersetzung genetischer Informationen und damit die physiologischen Prozesse des Bakteriums zu beeinflussen“, erklärt die Mikrobiologin.

Proteine mit Zweitjobs

Jüngste Forschungsergebnisse – auch aus dem Labor von Cynthia Sharma – zeigen jedoch, dass es nicht nur noch weitaus mehr Proteine gibt, die mit RNAs interagieren, sondern auch Proteine, die ohne diese speziellen Bindungsdomänen an den RNA-Strang andocken können. Darunter finden sich unter anderem auch Enzyme, die üblicherweise Funktionen im Stoffwechsel des Bakteriums übernehmen; andere sind für die Zellteilung von Bedeutung. Dass diese auch an RNA binden, war eine Überraschung. „Sie übernehmen quasi einen Zweitjob“, sagt Sharma. Wobei momentan noch offen ist, ob in diesen Fällen die Proteine Einfluss auf die RNA nehmen, oder ob es nicht vielleicht sogar umgekehrt ist.

Wie viele solcher RNA-bindenden Proteine in Bakterien existieren, welche Aufgaben sie haben und wie sie wirken: Das alles ist derzeit also noch weitgehend unbekannt. Ein Zustand, den Cynthia Sharma gemeinsam mit ihrem Team dank des ERC Grants in den kommenden fünf Jahren ändern möchte.

Neue Methode liefert neue Einsichten

Weshalb ist eigentlich bislang so wenig über diese Proteine bekannt? Ein wesentlicher Grund dafür ist wohl die Tatsache, dass es in Bakterien an Methoden mangelt, solche RNA-bindenden Proteine zu identifizieren. Hier haben Cynthia Sharma und ihr Team vor Kurzem bedeutende Fortschritte erzielt. „Mein Labor hat eine grundlegend neue Methode entwickelt, welche die Identifizierung solcher Proteine in Bakterien deutlich voranbringen kann“, sagt sie.

Mit Hilfe dieser Methode will Sharma nach RNA-bindenden Proteinen unter verschiedenen stress- und infektionsrelevanten Bedingungen suchen. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf solchen Proteinen, die über keine spezielle Bindungsdomäne verfügen. Ergänzt wird diese Methode mit Techniken der Genomik, Transkriptomik und Proteomik, kombiniert mit Ansätzen aus der Molekularbiologie, der mikrobiellen Genetik und mit hochauflösenden Bildgebungsverfahren.

Drei Ziele im Fokus

Drei Hauptziele wollen Sharma und ihr Team im Rahmen des bacRBP-Projekts erreichen:

  • die Etablierung einer allgemein anwendbaren Methode zur systematischen Identifizierung von RNA-bindenden Proteinen in verschiedensten Organismen
  • ein erweitertes Repertoire von RNA-bindenden Proteinen in den zwei Modellorganismen Campylobacter und Salmonella
  • neue Erkenntnisse zu Mechanismen der Genregulation und Zellteilung in Bakterien.

„Wir hoffen mit dem bacRBP-Projekt unser Verständnis darüber, welche Proteine in Bakterien RNA binden können, und der Art und Weise, wie diese Proteine physiologische Prozesse in Bakterien regulieren, erheblich erweitern und vorantreiben zu können“, sagt sie. Ein verbessertes Wissen über die Regulationsmechanismen könne nicht nur bislang unbekannte biologische Prinzipien offenbaren, sondern könnte auch zur Entwicklung neuer biotechnologischer Methoden beitragen oder Ansätze für potenzielle Wirkstoffe gegen Bakterien liefern. Ein Aspekt, der angesichts einer zunehmenden Resistenz vieler Bakterien gegen gängige Antibiotika immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Cynthia Sharmas Werdegang

Cynthia Sharma studierte Biologie mit den Schwerpunkten Biophysik, Bioinformatik und Informatik an der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf. Ihre Promotion in bakterieller RNA Biologie schloss sie 2009 am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin (MPIIB) ab.

Nach einer kurzen Zeit als Postdoktorandin am MPIIB und am National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, wurde sie 2010 als Nachwuchsgruppenleiterin an das Zentrum für Infektionsforschung (ZINF) in Würzburg berufen. Seit 2017 leitet sie den Lehrstuhl für Molekulare Infektionsbiologie II in Würzburg und ist seit 2018 Sprecherin des Zentrums für Infektionsforschung. Ihr Labor erforscht Mechanismen und Funktionen von Genregulation sowie CRISPR-Cas Immunsysteme in bakteriellen Krankheitserregern.

Kontakt

Prof. Dr. Cynthia M. Sharma, Lehrstuhl für Molekulare Infektionsbiologie II, T +49 931 31-82560, cynthia.sharma@ uni-wuerzburg.de 

 

einBlick - Das Online-Magazin der Universität Würzburg vom 22.03.2022