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Möglicher neuer Therapieansatz bei Pilzinfektionen

Zwei Arbeitsgruppen des Biozentrums Innsbruck mit sehr unterschiedlichen Forschungsgebieten haben sich zu einer fruchtbaren Kooperation zusammengeschlossen. Gemeinsam mit Forschern um Prof. Hubertus Haas konnten die RNomik-Experten um Prof. Alexander Hüttenhofer einen neuen biologischen Mechanismus nachweisen, der die Proteinsynthese beim Schimmelpilz Aspergillus fumigatus inaktiviert.

Den Schimmelpilz Aspergillus fumigatus findet man im Kompost, in Blumenerde und auf feuchten Wänden. Statistisch atmet jeder Mensch täglich rund 500 seiner Sporen ein. Zur Gefahr wird er vor allem für abwehrgeschwächte Menschen, wo über die Lunge viele Organe wie Leber, Niere und Gehirn befallen werden. Für Patienten mit einem gestörten Immunsystem aufgrund einer Chemotherapie, HIV-Infektion oder unmittelbar nach einer Organtransplantation ist eine Ansteckung lebensbedrohend. Wegen der unzulängliche Diagnose- und Therapieoptionen weist die Schimmelpilzinfektion (Aspergillose) eine Sterblichkeitsrate von 80 Prozent auf. Während Bakterien mit Antibiotika relativ effizient bekämpft werden können, gibt es gegen Schimmelpilze zu wenige wirksame Medikamente. Forscher des Biozentrums Innsbruck um Prof. Alexander Hüttenhofer von der Sektion für Genomik und RNomik und Prof. Hubertus Haas von der Sektion für Molekularbiologie haben nun einen neuen biologischen Mechanismus entdeckt, über den das Wachstum des Schimmelpilzes möglicherweise blockiert werden könnte.

Ansatz für die Therapie

In der renommierten Zeitschrift Nucleic Acids Research berichten die Innsbrucker Wissenschaftler über ihre experimentelle Suche nach RNA-Genschaltern, so genannten nicht-Protein-kodierenden RNAs (ncRNAs), im Aspergillus fumigatus, welche in der Lage sind protein-kodierende Gene an oder auszuschalten. Der Nachwuchswissenschaftler Mag. Christoph Jöchl hat in einer experimentellen Arbeit eine Reihe solcher neuen ncRNA-Schalter gefunden. Unter diesen neuen ncRNA-Genschaltern befanden sich auch bereits seit langem bekannte ncRNAs, nämlich so genannte transfer-RNAs (tRNAs), welche in der Proteinsynthese des Pilzes eine essentielle Rolle spielen. Jedoch wurde diese tRNAs im Ruhestadium des Pilzes, der infektiösen Spore, hauptsächlich in zwei Teilstücken aufgefunden. Dies war überraschend, da tRNAs in allen bisher untersuchten Zellen normalerweise hochstabil sind. „Wir haben entdeckt, dass tRNAs in den Sporen in zwei Teile geschnitten werden“, erklärt Christoph Jöchl. „Dies ist vermutlich ein ganz neuer biologischer Mechanismus, über den die Proteinsynthese und damit der gesamte Stoffwechsel des Pilzes während des Ruhezustands herunter reguliert werden.“ Gelänge es etwa diesen tRNA-Spaltmechanismus in der Wachstumsphase des Pilzes künstlich anzuschalten, dann könnte auf diese Weise das Pilzwachstum unterbunden und somit die weitere Ausbreitung der gefährlichen Sporen gehemmt werden. In der Zukunft wollen die Forscher klären, welches Enzym und damit welches Gen für das Schneiden der tRNA verantwortlich ist. „Wenn wir das entsprechende Gen kennen, könnten wir dessen Regulationsmechanismus untersuchen und so einen konkreten Ansatzpunkt für eine mögliche neue Therapie liefern“, betonen Alexander Hüttenhofer und Hubertus Haas. Sie wollen in Zukunft auch der Frage nachgehen, ob es diesen biologischen Mechanismus bei anderen Organismen ebenso gibt, etwa bei Pflanzensamen. „Und darüber hinaus gilt es natürlich noch, die Funktion all der anderen nicht-kodierenden RNA aufzuklären, die wir in dem Schimmelpilz entdeckt haben“, so Christoph Jöchl abschließend. In ihrer Arbeit gefördert werden die Wissenschaftler des Biozentrums vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und dem Genomforschungsprogramm GEN-AU.