Achten Sie auf den Zucker – Die Bedeutung von Glykanen für die Entwicklung von Impfstoffen und bei Virusinfektionen

Zucker, die an der Oberfläche eines Virions oder der Zellen eines Wirts vorkommen, spielen eine wichtige, aber oft übersehene Rolle für den Erfolg eines Impfstoffs sowie während des Infektionsprozesses. In dieser Reihe« » präsentieren Frédérique Lisacek, Glykoinformatikerin und Gruppenleiterin an der SIB, und Philippe Le Mercier, Molekularvirologe, einen dynamischen Überblick über ihre jüngste gemeinsame Veröffentlichung zu diesem Thema und geben einen Überblick über die an der SIB entwickelten Werkzeuge, mit denen die virale Aktivität im Zusammenhang mit der Glykosylierung besser verstanden werden kann.
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Wenn Virologen und Glykobiologen miteinander ins Gespräch kommen, wird plötzlich klar, warum manche Impfstoffe besonders erfolgreich sind oder immer wieder versagen. Glykane – auch als Zucker, Kohlenhydrate oder Polysaccharide bezeichnet – an der Oberfläche eines Virus können tatsächlich als „Schutzschild” fungieren, der das Virus vor den Antikörpern des Impfstoffs schützt. Die Untersuchung der Zusammensetzung, Vielfalt und Struktur dieser Glykane ist daher für die Entwicklung von Impfstoffen von größter Bedeutung – aber nicht nur.
Viren nutzen auch die Glykane ihrer Wirte, um während der Infektion in die Zelle einzudringen. Am Beispiel der Influenza verfolgen Philippe Le Mercier (Swiss-Prot-Gruppe) und Frédérique Lisacek (Proteome Informatics Group) der SIB die biologischen Schritte während der Infektion und navigieren durch die aktuelle Landschaft miteinander verbundener Bioinformatik-Tools, die zur Untersuchung und zum Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Viren und Glykanen beitragen können, wobei sie sich auf Ressourcen konzentrieren, die von SIB-Gruppen entwickelt wurden.
Um nur einige zu nennen: ViralZone zum Verständnis der Virusvielfalt; SugarBind zur Ableitung der wahrscheinlichsten Glykansequenzen, an die pathogene Organismen spezifisch binden; GlyConnect zur Erforschung spezifischer Glykanstrukturen in Bezug auf die Proteine, an die sie gebunden sind, und umgekehrt, bei gleichzeitiger Untersuchung möglicher Zusammenhänge zwischen Gewebeexpression oder ortsspezifischer Glykosylierung; und UniLectin mit Schwerpunkt auf der 3D-Struktur und den atomaren Details der Proteine, die die Anlagerung und Bindung von Viren an ihre Zielstrukturen vermitteln.
In Zukunft wird es entscheidend sein, die Vernetzung bestehender Ressourcen in den Bereichen Immunologie, Glykobiologie und Virologie zu verbessern und die Einführung gemeinsamer Formatierungsstandards – wie sie bereits für die meisten Omics-Daten gelten – für die wachsende Menge an Informationen über Glykosylierung zu fördern, um letztlich ein besseres Verständnis der Influenza und anderer Viren zu ermöglichen.