 |  | Theo Dingermann |
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03.04.2023 09:00 Uhr |
Als Vorlage für die neue Nanomaschine nutzten die Forschenden aus Cambridge ein eCIS aus dem Bakterium Photorhabdus asymbiotica, das als Endosymbiont in entomopathogenen (Insekten befallenden) Nematoden vorkommt. Die Information für den eCIS-Komplex ist bei diesen Bakterien in der sogenannten Photorhabdus-Virulenzkassette (PVC) gespeichert. Das ist ein etwa 20 Kilobasen großes Operon, das 16 Kerngene (pvc1 –16) enthält, die für den Aufbau eines funktionsfähigen Injektionssystems notwendig sind.
Unmittelbar stromabwärts von pvc1 – 16 befinden sich die Nutzlastproteine Pdp1 (eine dNTP-Pyrophosphatase) und Pnf (eine Deamidase). Diese werden über die Kontraktion der PVC-Hülle in die Zielzellen »eingespritzt«.
Den Forschenden gelang es zu zeigen, dass sich an den N-Termini der endogenen PVC-Nutzlastproteine Bereiche befinden, die spezifisch Zielzellen erkennen können. Dies legt nahe, dass man an dieser Stelle manipulativ eingreifen kann, um die Nanospritzen auf andere Zellen zu richten.
Zunächst ersetzten die Forschenden die natürlichen Nutzlastproteine durch Indikatorelemente, darunter das grün fluoreszierende Protein (GFP), die Rekombinase Cre und eine Zinkfingernuklease. Diese Reporterproteine vermitteln leicht testbare Funktionen und zeigen so einen erfolgreichen Proteineintritt in eine Zielzelle an.
Tatsächlich ließen sich alle drei artifiziellen Nutzlastproteine gemeinsam mit den PVC aufreinigen. Das bestätigt, dass der Ansatz, das N-terminale Ende der PVC-Partikel zu modifizieren, machbar ist, um die PVC-Partikel mit nahezu beliebigen Proteinen zu beladen.
Schließlich konnten die Forschenden zeigen, dass die PVC-vermittelte Proteinabgabe sowohl mit endogenen als auch mit gentechnisch veränderten Nutzlasten in kultivierten Insektenzellen möglich ist. Dabei stellte sich heraus, dass für eine robuste Übertragung der toxischen Proteine mehrere PVC-Gene essenziell sind. Zu diesen zählen das als Targeting-Element des PVC vermutete pvc13-Genprodukt, das die so genannte Schwanzfaser kodiert, und das pvc15-Genprodukt, von dem bereits zuvor vermutet wurde, dass es für die Beladung des PVC-Komplexes erforderlich ist.
