Forscher der Goethe-Universität haben das vielleicht älteste Enzym der Zellatmung gefunden. Aus dem Hitze liebenden Bakterium Thermotoga maritima konnten sie jetzt einen äußerst fragilen Proteinkomplex namens „Rnf“ isolieren. Die Gene, die für das Enzym kodieren, waren zwar bereits vor rund 10 Jahren entdeckt worden. Die Isolierung des Enzyms und damit der Nachweis, dass es wirklich von Bakterien gebildet und zur zellulären Energiegewinnung genutzt wird, ist jetzt erstmals den Frankfurter Forschern gelungen. (Communications Biology, DOI 10.1038/s42003-020-01158-y)

In der ersten Milliarde an Jahren gab es auf der Erde keinen Sauerstoff. Das Leben entwickelte sich in einer anaeroben Umgebung. Frühe Bakterien gewannen ihre Energie wahrscheinlich durch den Abbau verschiedener Substanzen mittels Gärung. Daneben schien es jedoch auch eine Art „Atmung ohne Sauerstoff“ gegeben zu haben. Dies legten Untersuchungen an ursprünglichen Mikroben nahe, die heute noch in anaeroben Lebensräumen vorkommen.

„Wir hatten schon vor 10 Jahren gesehen, dass es in diesen Mikroben Gene gibt, die vielleicht für ein ursprüngliches Atmungsenzym kodieren. Seitdem haben wir und andere Gruppen weltweit versucht, die Existenz dieses Atmungsenzyms nachzuweisen und es zu isolieren. Für lange Zeit ohne Erfolg, der Komplex war zu fragil und fiel bei jedem Versuch, ihn aus der Membran zu isolieren, auseinander. Die Bruchstücke wurde gefunden, ließen sich aber nicht wieder zusammensetzen“, erklärt Prof. Volker Müller aus der Abteilung Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik der Goethe Universität Frankfurt.
 Im Rahmen eines internationalen Konsortiums gelang durch mathematische Analysen die Nachverfolgung der Entstehung und Verbreitung neuer Varianten der Vogelgrippe. Diese groß angelegte internationale Studie wurde nun in der Fachzeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) veröffentlicht. Die Arbeit führte das Friedrich-Loeffler-Institut (FLI), gemeinsam mit dem Erasmus University Medical Center und der Universität Edinburgh im „Global Consortium for H5N8 and Related Influenza Viruses“ durch.

Das Team interpretierte eine große Zahl Genomsequenzen aus Virusproben, die während des bisher größten Ausbruchs der hochpathogenen Vogelgrippe in den Jahren 2016/2017 in der ganzen Welt gesammelt wurden. Dabei konnten die Wissenschaftler zahlreiche neue Virusvarianten beschreiben, die durch den Austausch einzelner Abschnitte des Virusgenoms entstanden sind. Sie benutzten dabei mathematische Methoden, mit denen sie abschätzen konnten, wann und wo das Virus bei Wild- oder Hausvögeln genetisches Material mit anderen Viren ausgetauscht hatte. So konnten die Forscher Aussagen darüber treffen, in welcher Vogelgruppe die neuen Varianten entstanden sind und anhand der Genomsequenzen verfolgen, wie sich die Virusstämme von infiziertem Hausgeflügel in Asien über wilde Zugvögel bis nach Europa ausbreiteten.

Untersuchung der kompletten Genomsequenz von zunehmender Bedeutung
Die Studie stützt sich dabei auf vollständige Genomsequenzen, die Mitglieder des Konsortiums in öffentlichen Datenbanken geteilt haben. „Die Aufklärung der Genomsequenzen von Viren ist in den letzten Jahren immer wichtiger geworden.“ so Prof. Martin Beer, Leiter des Instituts für Virusdiagnostik am FLI, das maßgeblich an der Studie beteiligt war. „Durch modernste Sequenziermethoden und neue Auswerteverfahren können wir nicht nur die Entstehung neuer Virusstämme verfolgen, sondern auch Verbreitungswege nachvollziehen und erste Aussagen zur Gefährlichkeit machen.“ Der Ausbruch der hochpathogenen Vogelgrippe 2016/2017 war der bisher größte jemals beschriebene und führte zu hohen Verlusten in der Wildvogelpopulation und großen wirtschaftlichen Schäden bei Hausgeflügel. Die Studie lieferte nun wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung der Überwachung möglicher Eintragswege für neue Viren und dient damit dem Schutz von Haus- und Wildvögeln.

Internationale Zusammenarbeit gestärkt
Die Studie unterstreicht die Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit bei Virusausbrüchen. Es ist bereits die zweite Studie dieser Art (1. Studie „Role for migratory wild birds in the global spread of avian influenza H5N8“: https://doi.org/10.1126/science.aaf8852), die das Konsortium vorlegt, in dem über 30 Wissenschaftler aus allen Ländern und Regionen zusammenarbeiten. Sie wurde durch Mittel der Europäischen Kommission im Rahmen des EU Horizon 2020 Program (COMPARE, grant number 643476; DELTA-FLU, grant number 727922) unterstützt.


Den Artikel finden Sie unter:

https://www.fli.de/de/presse/pressemitteilungen/presse-einzelansicht/verfolgung-neuer-vogelgrippeviren-wird-durch-moderne-analysen-der-genomdaten-moeglich/

Quelle: Friedrich-Loeffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit (08/2020)


Publikation:
„Genesis and spread of multiple reassortants during the 2016/2017 H5 avian influenza epidemic in Eurasia“
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS):
DOI: 10.1073/pnas.2001813117