Ein Protein wiederzubeleben sei wie die Wörter einer ausgestorbenen Sprache zu rekonstruieren, sagt Jose Sanchez-Ruiz, Professor an der Universität Granada: "Man konnte zum Beispiel Urgermanisch, den Vorläufer der Germanischen Sprachen, rekonstruieren, weil man bestimmte Wörter in vielen modernen Germanischen Sprachen kennt. Anhand derer konnte man herausfinden, wie das entsprechenden Wort im Urgermanischen lautete. Und da ein Protein auf einer Aminosäuresequenz basiert, die man auch als Wort begreifen kann, kann man eine frühe Form dieser Sequenzen auf die gleiche Weise ableiten."
Die abgeleitete Sequenz ist dann die Bauanleitung für das Urzeit-Protein. Man kann ein Bakterium dazu bringen es herzustellen und hat so ein Protein "wiederbelebt", wie Wissenschaftler sagen. Das wiederbelebte Protein, mit dem Jose Sanchez-Ruiz und sein Team arbeiten, ist ein Thioredoxin. Ein kleines Eiweiß, das bei vielen Reaktionen in der Zelle hilft, aber gleichzeitig von Viren benötigt wird, die die Zellen infizieren.
"Wir glauben, dass ein Virus und sein Wirt für Millionen von Jahren eine gemeinsame Evolution durchlaufen haben, die einem Wettrüsten gleicht. Das Virus will ein Wirts-Protein übernehmen, also verändert sich das Protein, um das zu verhindern. Aber dann passt sich das Virus wieder an, um weiterhin Zugriff auf das Protein zu haben."
Wettrennen zwischen Zelle und Virus
So fand über Millionen von Jahren ein regelrechter Wettlauf statt, bei dem mal die Zelle im Vorteil war und mal das Virus. Jose Sanchez-Ruiz brachte dieses evolutionäre Wechselspiel auf eine Idee: "Wir haben uns überlegt: Wenn wir die moderne Version des Proteins mit einer alten ersetzen, kann sie vielleicht noch ihre normale Aufgabe in der Zelle erfüllen.
Aber das Virus ist nicht an diese Version angepasst. Es braucht die moderne Version. Wenn es nicht in der Lage ist, stattdessen die alte zu benutzen, kann es sich in der Zelle nicht vermehren. Der Austausch würde die Zelle unempfindlich gegen das Virus machen."
Die Forscher testeten ihre Hypothese mit sieben Versionen von Thioredoxin, deren Baupläne zwischen einer und vier Milliarden Jahren alt sind. Sie ließen sie von E.coli-Bakterien herstellen und untersuchten, ob die wiederbelebten Proteine ihre Funktion in den heutigen Zellen noch erfüllen konnte.
Anschließend infizierten sie die Zellen mit einem Virus, das ebenfalls auf Thioredoxin angewiesen ist, um zu sehen, welche der Ur-Versionen die Zellen schützen könnte. Und tatsächlich: Eine etwa zwei Milliarden Jahre alte Version des Proteins erfüllte beide Voraussetzungen: Die Zelle konnte sie wie gewohnt benutzen, aber das Virus hatte keinen Zugriff darauf.
Entdeckung kann Pflanzen retten
"Wir haben gezeigt, dass unsere Idee in einem sehr einfachen System funktioniert. Aber die eigentlich Anwendung dafür wäre, Pflanzen resistent gegen Viren zu machen. Es gibt Pflanzenkrankheiten, zum Beispiel bei Getreide, die von Viren ausgelöst werden und verheerende Folgen haben. In Afrika und Asien vernichten sie Grundnahrungsmittel und töten dadurch Menschen. Wir hoffen sehr, dass jemand, der sich mit Pflanzen auskennt, unseren Ansatz ausprobiert."
In ihrer aktuellen Veröffentlichung haben Jose Sanchez-Ruiz und sein Team deshalb eine Anleitung angefügt, wie ihre Experimente auf Pflanzen und deren Viren übertragen werden könnten. Jetzt wartet der Forscher darauf, dass sich jemand bei ihm meldet, der die neue Methode anwenden will.
