Wie ein Virus eine Bakterienzelle entert

11.01.2013

Erstmals konnten US-Wissenschaftler T7-Bakteriophagen zuschauen, wie sie E. coli-Zellen infizieren

Die drei Phasen der Infektion einer Bakterienzelle durch T7. Bild: Science/University of Texas/Ian J. Molineux et al.

Das erste Mal ist es Wissenschaftlern der University of Texas in Austin und Houston gelungen, wie sie in Science Express berichten, einen Bakteriophagen mit einem Kryoelektronentomographie zu beobachten und zu visualisieren, wie er ein E. coli-Bakterium infiziert. Dazu muss das Virus, hier T7 aus der Virusfamilie Podoviridae, sein Genmaterial in das Zytoplasma des Wirts einschleusen, wobei er verschiedene Veränderungen durchläuft.

T7 hat wie die anderen Podoviridae-Bakteriophagen einen kurzen, nicht-kontraktilen Kopfschwanz mit sechs sehr dünnen Schwanzfibern, mit denen das Virus aber keine Bakterienzelle umfassen kann. Die Schwanzfibern sind normalerweise am Kopfschwanz eingefaltet. Das 2 nm dicke Virus-Kapsid hat einen Durchmesser von 60-61 nm. Der 26x21 nm große Kern im Inneren, der das Virion enthält und für den Ausstoß des 40 kb-Genoms entscheidend ist, besteht aus drei Proteinen und ist gleichachsig zum Kopfschwanz-Konnektor.

Wenn das Virus nach einer Beute sucht, streckt es kurz einen oder zwei seiner Schwanzfibern wie Fühler aus. Wurde der Kontakt mit einer als Wirt geeigneten Zelle hergestellt, werden die Fibern verlängert, um so einen optimalen Ort für die Infektion zu finden. Die Wissenschaftler beschreiben dies als zufälligen "Gang" über die Zelloberfläche. Ist ein geeigneter Ort gefunden, werden erst einmal einige Proteine durch die Zellmembrane des Wirts gedrückt, um so einen Weg für das Genmaterial zu schaffen, das dann durch den verlängerten Schwanz, der als Kanal dient und, wie die Bilder zeigen, in die Zelle hineinreicht, injiziert wird. Dann kollabiert der Kanal und die Zellmembrane schließt sich wieder. Zwar gab es schon länger die Hypothese, dass T7 mit einem verlängerten Schwanzteil in die Zelle eindringt und das Genmaterial injiziert, die Wissenschaftler konnten das aber nun erstmals anhand Bildern bestätigen.

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