Pilzgift stoppt Proteinproduktion in Zellen

Jede Zelle unseres Körpers ist auf Eiweisse (Proteine) angewiesen: für Wachstum, Reparatur, die Abwehr von Krankheitserregern und fast alle anderen Vorgänge des Lebens. Hergestellt werden diese Proteine von winzigen «Proteinfabriken» – den Ribosomen. Störungen der Proteinproduktion werden mit Krankheiten wie Krebs, Entwicklungsstörungen oder Virusinfektionen in Verbindung gebracht. Forschende weltweit suchen daher nach Substanzen, die gezielt die Proteinproduktion beeinflussen – um besser zu verstehen, wie Ribosomen funktionieren, und um neue Therapieansätze zu entwickeln.

Ein Forschungsteam am Department für Chemie, Biochemie und Pharmazie (DCBP) der Universität Bern hat nun eine neue Methode entwickelt, mit der sich gezielt Substanzen aufspüren lassen, welche die Funktion des Ribosoms beeinflussen. Dabei zeigte sich, dass ein bestimmtes Pilzgift die Proteinproduktion bremst und die Proteinfabriken der Zelle in eine Art Schlafzustand versetzt. Die von der Universität Bern geleitete Studie entstand in Zusammenarbeit mit der Biomolecular Screening Facility der EPFL und dem Cryo‑EM Knowledge Hub der ETH Zürich und wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Communications Biology veröffentlicht.

Mit Berner Methode 28'000 verschiedene Substanzen getestet

Um gezielt nach Substanzen zu suchen, welche die Proteinproduktion beeinflussen, arbeiteten die Berner Forschenden nicht mit klassischen Tests mit lebenden Zellen. Letztere sind zu komplex, um eine direkte Wirkung aufzuzeigen. Stattdessen entwickelten sie ein Testsystem, das die menschliche Proteinproduktion ausserhalb lebender Zellen nachbildet. Sie testeten damit 28’000 verschiedene Substanzen und massen jeweils, wie viel Proteine noch gebildet wurden. «Indem wir die Zellen sozusagen auf das Wesentliche reduzieren, können wir sehr genau untersuchen, ob eine Substanz die menschliche Proteinproduktion direkt beeinflusst», erklärt Nino Schwaller, Erstautor der Studie und Masterstudent am DCBP. Er ergänzt: «Dank unserer neuen Methode können wir die Wirkung von Umweltgiften und möglichen Wirkstoffen auf die Proteinproduktion, einen der grundlegendsten biologischen Prozesse des Lebens, deutlich präziser untersuchen als bisher.»

Getreidepilzgift greift gezielt Ribosomen an

Unter den vielen getesteten Substanzen fiel insbesondere NT‑2 auf – ein Pilzgift, das von Getreidepilzen der Gattung Fusarium gebildet wird. Diese Pilze befallen Weizen, Gerste, Hafer oder Mais und können Ernten schädigen und Nahrungs‑ sowie Futtermittel verunreinigen. Das Berner Team konnte nun zeigen, dass das NT‑2 Pilzgift direkt an den Ribosomen andockt. «Uns hat besonders beeindruckt, wie gezielt dieses natürliche Gift die Proteinfabriken der Zelle trifft», sagt Schwaller. Überraschend war auch eine weitere Entdeckung: «Ribosomen sind in Pflanzen, Tieren und Pilzen grundsätzlich sehr ähnlich aufgebaut. Es wäre naheliegend, dass NT-2 auch in diesen Organismen an das Ribosom andockt und die Proteinproduktion bremst. Interessanterweise scheinen die Zellen der Gift-produzierenden Pilze aber vor NT-2 selbst geschützt zu sein», erklärt Schwaller. Die Studie hilft zu verstehen, wie Pilzgifte aus verunreinigtem Getreide zentrale Prozesse in menschlichen Zellen stören können.

Ribosomen bleiben im «Schlafmodus»

Die wahrscheinlich überraschendste Beobachtung machte das Team, als es die Ribosomen aus NT‑2‑behandelten Zellen genauer untersuchte. Sehr viele Ribosomen befanden sich in einem stabilen, aber inaktiven Zustand. «Man kann sich vorstellen, dass die Proteinfabriken der Zelle in einen Schlafmodus versetzt werden, aus dem sie von selbst nicht mehr aufwachen», erklärt Dr. Evangelos Karousis, Leiter der Studie und Forschungsgruppenleiter am DCBP der Universität Bern. Er ergänzt: «Unsere Beobachtungen könnten erklären, warum bestimmte Umweltgifte oder Medikamente langfristige Spuren in Zellen hinterlassen.»

Die neue Studie verknüpft mehrere Bereiche: Sie zeigt, wie ein Gift aus Getreidepilzen einen der grundlegendsten Prozesse in menschlichen Zellen stört, liefert neue Einblicke in die Funktionsweise von Ribosomen und stellt zugleich eine Methode vor, mit der sich gezielt Substanzen finden lassen, die die Proteinproduktion beeinflussen. «Viele schwere Krankheiten gehen damit einher, dass Zellen zu viel, zu wenig oder die falschen Proteine herstellen», sagt Karousis. «Wenn wir besser verstehen, wie sich die Proteinfabriken bremsen oder gezielt in einen Ruhemodus versetzen lassen, kann das langfristig helfen, neue Behandlungen zu entwickeln.» Die Universität Bern zählt zu den führenden Standorten in der Entwicklung innovativer Methoden zur Analyse zellulärer Prozesse. Die nun vorgestellte Testplattform zeigt exemplarisch, wie Berner Forschende Werkzeuge schaffen, die Grundlagenforschung und zukünftige medizinische Anwendungen enger verbinden. In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden nun untersuchen, unter welchen Bedingungen «schlafende» Ribosomen wieder aktiviert werden können und wie verbreitet dieser besondere Ruhezustand in Zellen ist – etwa bei Stress, Krankheiten oder unter der Wirkung anderer Umweltgifte.

Publikation: Schwaller N, Andenmatten D, Luginbühl J et al. (2026) A human cell-free translation screen identifies the NT-2 mycotoxin as a ribosomal inhibitor that binds the peptidyl transferase center. Communications Biology. Published on September 23, 2026.

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