Wiener Forschungsteam entschlüsselt die Struktur des Ribonukleoproteins (RNP) des Tollwutvirus

(29.07.2019) Einem Forschungsteam des Instituts für Virologie der Vetmeduni Vienna gelang ein bedeutender Durchbruch in der Erforschung des Tollwutvirus: Erstmals konnten die ForscherInnen ein genaues Bild der RNP-Struktur (Ribonukleoprotein) dieses für an Land lebende Säugetiere hochgefährlichen Virus zeichnen.

Das Tollwutvirus (RABV; Gattung Lyssavirus, Familie Rhabdoviridiae, Ordnung Mononegavirales) ist der Hauptverursacher der Tollwut bei an Land lebenden Säugetieren.

Von dieser tödlichen Gefahr ist auch der Mensch massiv betroffen: Die WHO schätzt die jährliche Zahl der Todesopfer auf mehr als 55.000. Das RABV-Partikel besteht aus einer von Zellen abgeleiteten Membran, in der mehrere Kopien des sogenannten Oberflächenglykoproteins verankert sind, und einem helikalen Ribonukleoprotein (RNP), das an einem Ende eine konische Spitze bildet.


3D Ansicht des RNP (Ribonucleoprotein) Komplex des Tollwutvirus

Obwohl die einzelnen Bauteile des RNP bereits bisher bekannt waren, konnte die exakte Struktur des intakten RABV-RNP-Komplexes bisher nicht bestimmt werden. Genau das ist nun jedoch einem Forschungsteam der Vetmeduni Vienna rund um Erstautorin Christiane Riedel und Letztautor Till Rümenapf gelungen, und zwar mittels Kryoelektronentomographie – ein bildgebendes Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung feinster biologischer Strukturen – und einer daran anschließenden computerunterstützten Analyse durch Subtomogram Averaging.

Zwei Viren als ungleiche Geschwister: Ähnliche Struktur, anderes Aussehen

Demnach besteht die Virusstruktur aus einer rechts-händigen Helix, die am 3’-Ende des Genoms im RNP-Konus lokalisiert ist, also gleich wie beim verwandten Virus der vesikulären Stomatitis (VSV), einer mild verlaufenden Viruskrankheit, die vor allem bei Huftieren auftritt und beim Menschen zu grippeähnlichen Symptomen führen kann.

„Die Verbindung benachbarter Helix-Windungen erfolgt beim Tollwutvirus allerdings über eine Interaktion des M-Proteins mit dem N-Protein, während eine M-M-Interaktion für VSV beschrieben wurde. Daraus resultiert – im Vergleich zu VSV – auch ein größerer Abstand der Helixwindungen zueinander und ein flacherer Winkel der einzelnen RNP-Windungen zur zentralen Virusachse.

Dies demonstriert eine erstaunliche strukturelle Variabilität des RNPs zwischen VSV und RABV, obwohl die schon bestimmten Kristallstrukturen der Einzelbausteine, also der N- und M-Proteine, strukturell stark homolog sind.

Oder anders gesagt: Obwohl die Einzelbausteine des Tollwutvirus und des VSV sehr ähnlich sind, unterscheiden sich die RNPs der beiden Viren deutlich in ihrer Architektur“, so Christiane Riedel zu den zentralen Studienergebnissen.

Publikation

Der Artikel „Cryo EM structure of the rabies virus ribonucleoprotein complex“ von Christiane Riedel, Daven Vasishtan, Vojtěch Pražák, Alexander Ghanem, Karl-Klaus Conzelmann und Till Rümenapf wurde in Scientific Reports veröffentlicht. https://www.nature.com/articles/s41598-019-46126-7



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