science >> Wetenschap >  >> Chemie

Moleculen uit moedermelk en zeewier suggereren strategieën voor het beheersen van norovirus

Norovirus. Krediet:CDC

Norovirus is wereldwijd de meest voorkomende oorzaak van gastro-enteritis; het veroorzaakt elk jaar tienhonderdduizenden doden en is bijzonder riskant voor kinderen jonger dan 3 jaar. Als iemand norovirus krijgt in een omgeving zoals een ziekenhuis, het is van cruciaal belang om een ​​manier te vinden om anderen te beschermen tegen besmetting. Nieuw onderzoek van verschillende universiteiten in Duitsland, te publiceren in de Tijdschrift voor biologische chemie , suggereert dat het misschien gemakkelijker is dan verwacht om een ​​verbinding te vinden die als voedingssupplement kan worden gebruikt om de verspreiding van norovirus in kinderziekenhuizen te stoppen.

Norovirus veroorzaakt ziekte na het binnendringen van cellen in de darm door zich te binden aan een suikermolecuul genaamd fucose, die wordt gevonden op celoppervlakken als onderdeel van de structuur die menselijke ABO-bloedgroepen bepaalt. Fucose wordt ook aangetroffen in moedermelk en andere voedingsmiddelen. Norovirus kan het verschil niet zien tussen fucosen die deel uitmaken van cellen in de darm en die welke er gewoon doorheen gaan; om deze reden, het toevoegen van een op fucose gebaseerd supplement aan het dieet als lokmiddel kan een manier zijn om het virus te vangen en te voorkomen dat het cellen infecteert.

Om deze strategie te ontwikkelen, echter, onderzoekers moesten begrijpen welke kenmerken van fucose- en virusmoleculen van invloed waren op hoe goed ze aan elkaar hechtten. In cellen, voedsel, en melk, fucose wordt zelden gevonden als een enkel molecuul; liever, het maakt deel uit van ketens of netwerken van suikers en eiwitten. Franz Georg Hanisch, een onderzoeker aan de Universiteit van Keulen, leidde een project om deze moleculaire elementen te ontwarren en te begrijpen welk soort op fucose gebaseerd product norovirussen het beste zou afleiden. Hij begon met het screenen van de vele soorten fucose-bevattende oligosachariden in moedermelk (HMO's).

Tot Hanisch' verbazing de sterkte van de binding tussen het norovirus-eiwit en HMO's hing niet veel af van de specifieke structuur van de HMO, of de soorten fucose-moleculen die het bevatte. Liever, het ging er alleen om hoeveel fucosen het bevatte. Elke individuele fucose plakte zwak aan het viruseiwit, maar hoe meer fucosen er in de compound waren, hoe beter de verbinding en het virale eiwit aan elkaar plakten.

"De binding van het virus is op geen enkele manier afhankelijk van verdere structurele elementen (van HMO's), "Zei Hanisch. "Alleen de terminale fucose wordt herkend, en hoe meer fucose bij hogere dichtheden wordt gepresenteerd, hoe beter de binding."

Hanisch wendde zich vervolgens tot de industriestandaard waar je snel veel fucose kunt krijgen. Bruine algen - dezelfde familie van zeewier die kelp omvat - produceren een verbinding genaamd fucoidan, dat is een complex netwerk van vele fucosen. (Fucoidan is onafhankelijk onderzocht als een behandeling voor HIV, CMV, en HSV om niet-gerelateerde biochemische redenen.)

"Er zijn procedures om het spul in vrij hoge opbrengsten en in hoge zuiverheid te isoleren, ' zei Hanisch.

De organisatie van de fucose in fucoidans lijkt in niets op alle fucose-bevattende moleculen die in het menselijk lichaam worden gevonden, maar fucoidan was niettemin stevig gebonden aan het viruseiwit in de experimenten van het team. Dit is goed nieuws, omdat het betekent dat fucoidan een veilig en goedkoop voedseladditief zou kunnen zijn om te voorkomen dat virussen cellen infecteren. Het suggereert ook dat de hemel de limiet is voor onderzoekers om een ​​nog betere fucose-bevattende verbinding te ontwerpen.

Hanisch en zijn medewerkers gaan daarom nu over tot experimenten met levende virussen en levende organismen. De hoop is om uiteindelijk een op fucose gebaseerd voedingssupplement te hebben dat aan een groep mensen kan worden gegeven, zoals gehospitaliseerde kinderen, bij het eerste teken van een uitbraak van het norovirus, om te voorkomen dat de circulerende virussen hun cellen binnendringen en ziekte veroorzaken.

"Ik hoop dat we over ongeveer drie jaar een product hebben dat kan worden gebruikt bij de verdediging van het norovirus en om klinische studies in te gaan, ' zei Hanisch.