Bestimmte RNA-Viren – Poliovirus, Hepatitis-C-Virus und Coxsackievirus – und möglicherweise viele andere Virusfamilien kopieren sich selbst, indem sie ein Enzym ihrer Wirtszelle kapern, um Replikationsfabriken zu schaffen, die mit einem bestimmten Lipid angereichert sind, erklärt Altan-Bonnet. Ohne dieses Lipid – Phosphatidylinositol-4-phosphat (Pl4P) – sind diese RNA-Viren nicht in der Lage, ihre virale RNA zu synthetisieren und zu replizieren. Lipide sind wichtige Strukturbestandteile von Zellmembranen und dienen oft als Signalmoleküle und Andockstellen für Proteine.

Die virale Replikation ist der Prozess, bei dem Viruspartikel neue Kopien von sich selbst in einer Wirtszelle herstellen. Diese Kopien können dann andere Zellen infizieren. Ein RNA-Virus ist ein Virus, das RNA und nicht DNA als genetisches Material hat. Viele menschliche Krankheitserreger sind RNA-Viren, darunter das SARS-Virus, das West-Nil-Virus, HIV und die von Altan-Bonnet untersuchten Viren.

Wie in der Cell-Ausgabe vom 28. Mai 2010 berichtet, haben Altan-Bonnet und ihre Forscherkollegen zum ersten Mal herausgefunden, dass bestimmte RNA-Viren die Kontrolle über ein zelluläres Enzym übernehmen, um ein Replikationskompartiment auf der Zellmembran zu schaffen, das mit PI4P-Lipiden gefüllt ist. Diese Lipide wiederum ermöglichen es den RNA-Viren, die Enzyme anzuziehen und zu stimulieren, die sie für die Replikation benötigen. In nicht infizierten Zellen ist der Gehalt an PI4P-Lipiden gering, in virusinfizierten Zellen steigt er jedoch drastisch an. Die Erkenntnisse von Altan-Bonnet und ihren Kollegen eröffnen nicht nur mehrere Möglichkeiten, die Ausbreitung verschiedener Virusinfektionen zu verhindern, sondern könnten auch dazu beitragen, ein neues Licht auf die Regulierung der RNA-Synthese auf zellulärer Ebene und möglicherweise auf die Entstehung einiger Krebsarten zu werfen.

„Das Ziel des Virus ist es, sich selbst zu replizieren“, erklärt Altan-Bonnet. „

Altan-Bonnet und ihr Team konnten auch das virale Protein (das so genannte 3A-Protein bei Poliovirus- und Coxsackievirus-Infektionen) identifizieren, das das zelluläre Enzym (Phosphatidylinositol-4-Kinase III beta) einfängt und rekrutiert. Darüber hinaus gelang es ihrem Labor, den Replikationsprozess durch die Verabreichung eines Medikaments zu verhindern, das die Aktivität des einmal gekaperten zellulären Enzyms blockiert. Medikamentöse Therapien zur Verhinderung der viralen Replikation könnten möglicherweise auch darauf abzielen, die Entführung des Enzyms zu verhindern.

Wenn das Enzym entführt wurde, werden die Zellen daran gehindert, ihren normalen Sekretionsweg zu nutzen, d.h. den Prozess, durch den sie Proteine nach außen transportieren. In vielen Fällen kann die Behinderung dieses Prozesses zum langsamen Absterben der Zelle führen, was bei Infizierten mit dem Coxsackievirus zu Herz- und Gefäßkomplikationen und bei Poliovirus-Infizierten zu neurologischen Schäden führt.

Auf der Grundlage ihrer jüngsten Erkenntnisse planen Altan-Bonnet und ihr Team nun, die PI4P-Abhängigkeit bei anderen Viren zu untersuchen sowie die Rolle, die andere Lipide in verschiedenen Virusfamilien spielen können. So benötigt beispielsweise das SARS-Virus für seine Replikation ebenfalls eine lipidreiche Umgebung, weshalb ihr Labor nun mit SARS-Forschern zusammenarbeitet, um herauszufinden, welches Lipid für die Replikation dieses Virus notwendig ist. Darüber hinaus werden sie die Rolle von Lipiden bei der Regulierung der RNA-Synthese in Zellen untersuchen, was möglicherweise neue Erkenntnisse über einige der bei Krebs auftretenden Zellmutationen liefern könnte.

„Da vieles von dem, was wir über zelluläre Prozesse wissen, historisch gesehen aus dem Studium von Viren stammt, können unsere Studien einen Einblick in die neuartige Rolle von Lipiden bei der Regulierung der Expression von genetischem Material in Zellen geben“, bemerkt Altan-Bonnet.

Altan-Bonnets Forschung über die RNA-Replikation wird durch Zuschüsse der National Science Foundation und der Busch Foundation unterstützt.