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Am IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der
Wissenschaften – fanden ForscherInnen eine Möglichkeit, Zellen immun gegen die Biowaffe Rizin zu machen, wie
das Fachmagazin Cell Research aktuell berichtet.
Wien (imba) - Das Pflanzengift Rizin ist einer der giftigsten Eiweißstoffe, die es in der Natur gibt
und damit eine der gefährlichsten Biowaffen. Immer wieder ist von Rizin-Attentaten zu lesen, wie etwa dem
spektakulären Regenschirmattentat der Siebziger Jahre in London oder zuletzt den „Ricin-Letters“, die 2014
an Barack Obama adressiert waren. Glücklicherweise wurden letztere abgefangen, denn Gegengift gibt es keines.
Einmal in den Organismus gelangt, entfaltet Rizin seine toxische Wirkung. Es zerstört in den Zellen die
Proteinfabriken, die sogenannten Ribosomen, und beendet die fundamentalen Prozesse des Lebens radikal. Bereits
winzige Dosen können innerhalb von 36 bis 72 Stunden zum Tod führen. Die Pflanze – Ricinus communis –
die das tödliche Gift hervorbringt, wächst übrigens in so manchen Vorgärten und Parkanlagen.
Das aus den Samen gewonnene Rizinusöl wird medizinisch und industriell genutzt - das wasserlösliche Gift
kann aus der Samenschale gewonnen werden. Seit Jahrzehnten sind WissenschaftlerInnen auf der Suche nach einem wirkungsvollen
Gegengift für diese Biowaffe. Zellgifte wir Rizin liefern der Biologie aber auch wichtige Erkenntnisse über
die molekularen Eigenheiten einer Zelle. Etwa, welche Anlaufstellen ein Gift benutzt, um in die Zelle zu kommen
und wie es an den Ort in der Zelle gelangt, wo es lebenswichtige Prozesse verhindert. Und wie sich eine Zelle davor
schützen kann.
Rizin braucht Zugangscode aus Zucker
Wie ForscherInnen am IMBA nun herausfanden, liegt der Schlüssel im Zucker. Sie identifizierten zwei Gene,
die Rizin so tödlich machen. Fut9 und Slc35c1 regulieren einen besonderen Zuckerstoffwechsel in der Zelle:
Fucose, nicht zu verwechseln mit dem Fruchtzucker Fructose, ist ein essentieller Einfachzucker. Er wird an Proteine
gebunden und kann so im Nachhinein deren Form und Funktion verändern. Da Fucose auch an die Proteine der Zellwand
bindet, hat sie auch eine wichtige Rolle für Kommunikation und Transport zwischen Zellen und deren Umgebung.
Wie die Zeitschrift Cell Research aktuell berichtet, sind die beiden Gene Fut9 und Slc35c1 für die tödliche
Wirkung von Rizin verantwortlich, indem sie dem Gift Zugang zum Transportsystem der Zelle gewähren. So gelangt
es zu den Ribosomen, die es schließlich zerstört.
„Ein Blockieren der Gene – zum Beispiel durch ein künstlich hergestelltes Molekül – bringt den Transport
von Rizin in den Zellen durcheinander, und es gelangt erst gar nicht an die Orte, wo es so großen Schaden
anrichten kann. Denn dafür braucht das Gift eine charakteristische Zucker-Signatur an der Zellwand, an die
es binden kann,“ erklärt Jasmin Taubenschmid, Doktorandin in der Gruppe von Josef Penninger am IMBA. Zusammen
mit dem Proteinforscher Johannes Stadlmann ist sie Erstautorin des aktuellen Papers. Die Forschung bringt auch
neue Erkenntnisse über die Liaison von Proteinen und Zucker, die für eine Vielzahl von fundamentalen
biologischen Prozessen eine Rolle spielt. „Bisher hat man Proteine und Zucker separat erforscht. Tatsächlich
ist vor allem deren Interaktion spannend und liefert uns eine zusätzliche Ebene an Informationen,“ so Stadlmann.
Extrem seltener Gendefekt als Schlüssel zur Rizin-Therapie?
Eine besondere Kooperation mit der Universität Münster und der Universität Heidelberg trug dazu
bei, den Wirkungsmechanismus der Biowaffe aufzuklären. Die Universitätskliniken stellten dem Forschungsteam
am IMBA Zellproben eines Patienten zur Verfügung, bei dem aufgrund eines sehr seltenen Gendefekts der Fucose-Stoffwechsel
nicht funktioniert. Er wäre einer von sehr wenigen Menschen, der die Regenschirmattacke womöglich überlebt
hätte. Ohne diesen Zucker ist Rizin nämlich nicht giftig. „Die Erforschung seltener Erkrankungen führt
oft zu erstaunlichen Erkenntnissen, die einem großen Kreis an Menschen nützen kann“, freut sich Josef
Penninger, Wissenschaftlicher Direktor des IMBA. Wie in diesem Fall, in dem die Erforschung der sehr seltenen Erkrankung
des Fucose-Stoffwechsels, von der nur drei Fälle weltweit bekannt sind, wesentlich dazu beigetragen hat, die
Idee einer präventiven Therapie gegen Rizin-Vergiftungen entstehen zu lassen.
Über IMBA
Das IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie gehört zu den führenden biomedizinischen Forschungsinstituten
in Europa. Im Fokus stehen medizinisch relevante Fragestellungen aus den Bereichen Stammzellbiologie, RNA-Biologie,
Molekulare Krankheitsmodelle und Genetik. Das Institut befindet sich am Vienna Biocenter, einem dynamischen Konglomerat
aus Universitäten, akademischer Forschung und Biotechnologie-Unternehmen. Das IMBA ist ein Forschungsinstitut
der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der führenden Trägerin außeruniversitärer
Forschung in Österreich.
http://www.imba.oeaw.ac.at
Über das Vienna BioCenter
Das Vienna BioCenter (VBC) ist einer der führender Life Science-Standorte Europas. Herausragende Forschungseinrichtungen,
Bildungseinrichtungen und Unternehmen sind hier auf einem Campus vereint. Rund 1700 Angestellte, 1300 Studierende,
86 Forschungsgruppen, 17 Biotech-Unternehmen und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus über 40 Nationen
schaffen ein internationales und dynamisches Umfeld.
http://www.viennabiocenter.org
Original Publication:
Stadlmann, Taubenschmid et al., “A vital sugar code for ricin toxicity”, Cell Research 2017 doi:10.1038/cr.2017
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