Entschlüs­se­lung univer­sel­ler Mecha­nis­men der Virusreplikation

Das Projekt unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Ralf Barten­schla­ger (Univer­si­tät Heidel­berg) und Prof. Dr. Tessa Quax (Univer­si­tät Gronin­gen) wird unter­sucht, ob Archae­en­vi­ren spezia­li­sierte Repli­ka­ti­ons­kom­par­ti­mente entwi­ckeln, ähnlich wie bakte­ri­elle und eukaryo­ti­sche Viren. Diese Kompar­ti­mente tragen zur Optimie­rung der Repli­ka­tion bei und schüt­zen die Viren vor den Abwehr­me­cha­nis­men des Wirts. Durch die Integra­tion von Struk­tur­bio­lo­gie, Zellbio­lo­gie, Chemie und Medizin will das Projekt die univer­sel­len Mecha­nis­men der viralen Repli­ka­tion entschlüs­seln. Mittels fortge­schrit­te­ner bildge­ben­der Verfah­ren, geneti­scher Markie­rung und Lipido­mik wird die virale Repli­ka­tion in Archaeen unter­sucht und mit anderen Organis­men vergli­chen. Die Ergeb­nisse könnten neue Einbli­cke in die Evolu­tion von Viren liefern, neue Ziele für antivi­rale Thera­pien aufzei­gen und helfen, gemein­same Prinzi­pien der viralen Repli­ka­tion in verschie­de­nen Organis­men zu identi­fi­zie­ren. Darüber hinaus wird das Projekt Nachwuchswissenschaftler*innen in inter­dis­zi­pli­nä­rer Virolo­gie ausbil­den und so zukünf­tige Fortschritte in der Virus­for­schung fördern. Die Ergeb­nisse könnten sowohl die Grund­la­gen der Virolo­gie als auch die Entwick­lung neuer antivi­ra­ler Strate­gien maßgeb­lich beeinflussen.

Viren spielen eine zentrale Rolle in Ökosys­te­men, indem sie mikro­bielle Gemein­schaf­ten beein­flus­sen und damit die Biodi­ver­si­tät, die mensch­li­che Gesund­heit und das Klima prägen. Obwohl Viren Organis­men aus allen drei Domänen des Lebens – Archaeen, Bakte­rien und Eukaryo­ten – infizie­ren, hat sich die Forschung bisher haupt­säch­lich auf eukaryo­ti­sche Viren konzen­triert. Neuere Erkennt­nisse zeigen jedoch, dass auch bakte­ri­elle Viren spezi­elle Repli­ka­ti­ons­kom­par­ti­mente bilden, um essen­ti­elle Repli­ka­ti­ons­fak­to­ren zu konzen­trie­ren und sich vor den Abwehr­me­cha­nis­men ihrer Wirte zu schüt­zen. Ob Archae­en­vi­ren eine ähnli­che Strate­gie verfol­gen, ist noch unklar.

Dieses inter­dis­zi­pli­näre Projekt, das von Exper­ten für archai­sche Virolo­gie und virale Repli­ka­tion gelei­tet wird, soll klären, ob auch archai­sche Viren solche spezia­li­sier­ten Repli­ka­ti­ons- und Assem­blie­rungs­kom­par­ti­mente bilden. Modernste bildge­bende Verfah­ren wie Fluores­zenz- und Kryo-Elektro­nen­mi­kro­sko­pie werden einge­setzt, um die virale Repli­ka­tion in Archaeen sicht­bar zu machen. Zusätz­lich werden geneti­sche Markie­run­gen und Lipid­ana­ly­sen einge­setzt, um die moleku­lare Zusam­men­set­zung dieser poten­ti­el­len Kompar­ti­mente zu untersuchen.

Durch die Unter­su­chung der archaealen viralen Repli­ka­tion auf struk­tu­rel­ler, bioche­mi­scher und evolu­tio­nä­rer Ebene zielt das Projekt darauf ab, univer­sell erhal­tene Repli­ka­ti­ons­stra­te­gien in allen Lebens­do­mä­nen zu identi­fi­zie­ren. Die Ergeb­nisse könnten neue Erkennt­nisse über den Ursprung und die evolu­tio­nä­ren Anpas­sun­gen von Viren liefern. Gleich­zei­tig könnten sie neue Ansatz­punkte für breit wirksame antivi­rale Thera­pien aufzei­gen, insbe­son­dere gegen Viren, die ähnli­che Repli­ka­ti­ons­stra­te­gien in mensch­li­chen Zellen nutzen.

Neben der wissen­schaft­li­chen Bedeu­tung leistet das Projekt auch einen Beitrag zur Ausbil­dung des wissen­schaft­li­chen Nachwuch­ses in der inter­dis­zi­pli­nä­ren Virolo­gie. Der Vergleich viraler Prozesse in Archaeen, Bakte­rien und Eukaryo­ten ermög­licht es jungen Wissen­schaft­lern, einen integra­ti­ven Forschungs­an­satz zu entwi­ckeln. Durch die Verknüp­fung von bisher getrennt betrach­te­ten Forschungs­ge­bie­ten wird dieses Projekt zu einem einheit­li­chen Verständ­nis der viralen Repli­ka­tion beitra­gen – mit Impli­ka­tio­nen sowohl für die Grund­la­gen­for­schung als auch für die medizi­ni­sche Anwendung.