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News: Mangan stoppt HIV-Replikation

Das tückische HI-Virus zu stoppen, scheint so simpel zu sein. Ein erhöhtes Manganvorkommen in den befallenen Zellen hindert ein virales Schlüsselenzym am Arbeiten. Das Enzym reverse Transkriptase, das den vom Virus eingeschleusten RNA-Strang in die entsprechende DNA umschreibt, wird durch ein Zuviel an Mangan stark in seiner Aktivität gestört. Was zunächst nur auf das Enzym in Hefen zutraf, scheint auch bei den tödlichen Viren zu funktionieren.
Etwas umständlich, so könnte man meinen, sind die Viren aus der Klasse der Retroviren. Da verschlüsseln sie ihre Erbinformation in Form von Ribonukleinsäure (RNA), statt sich der Mehrheit der Organismen anzuschließen, und Desoxyribonukleinsäure (DNA) als Speichermedium zu verwenden. Ans Ziel der Wunschzelle angelangt, schreiben die Retroviren ihr Genom mithilfe eines speziellen Enzyms – der reversen Transkriptase (RT) – wieder in DNA um.

Damit dieser Prozess in die Gänge kommt, bietet die reverse Transkriptase zwei Stellen für sich anlagernde Mangan- und Magnesiumatome. Nun kommt es nur noch darauf an, die richtigen Atome anzulocken und zu binden. Gerät die Balance der Metallatome aus dem Gleichgewicht, arbeitet das Enzym fehlerhaft, wie Eric Bolton und seine Kollegen von der Johns Hopkins University feststellten. "Die meisten reversen Transkriptasen, die wir untersuchten, bevorzugten Magnesium als Bindungspartner", sagte der Molekularbiologe Jef Boeke. "Aber eine Extraportion von Mangan ändert die Enzymaktivität."

Normalerweise übertreffen die angehefteten Magnesiumatome die Manganatome um ein Vielfaches. Steigt jedoch die Menge der vorhandenen Manganatome im Zellinneren um das Dreifache an, schränkt dies die Enzymaktivität um die Hälfte ein, obwohl Magnesium noch immer massenhaft zur Verfügung steht und Mangan – rein mengenmäßig – deutlich übertrifft. Verantwortlich für die ungewohnte Manganansammlung in der Zelle ist ein Defekt im Gen PMR1: Dieses Gen codiert für einen Ionenkanal, der eigentlich Calcium und Mangan aktiv aus der Zelle ausschleusen soll.

Bolton konnte den daraufhin einsetzenden hemmenden Effekt des Metalls auf die reverse Transkriptase zuerst in Hefen beobachten. Dieses Ergebnis brachte ihn und seine Kollegen auf die Idee, HI-Viren über dieses für sie essenzielle Enzym außer Gefecht zu setzen – einfach durch Anheben der Mangankonzentration. Der verantwortliche Mangantransporter soll Angriffspunkt zur möglichen Entwicklung eines neuen Medikaments gegen HIV werden. Dies ist besonders wichtig, da momentan verfügbare Hemmstoffe der reversen Transkriptase, wie AZT, von den Verwandlungskünstlern HIV leicht aus dem Rennen gebracht werden und ihre Effektivität einbüßen.

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