Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Waffe des Immunsystems entdeckt

14.08.2014

Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor bindet Bakterientoxine und leitet deren Zerstörung ein

Max-Planck-Forscher haben einen völlig neuen Weg entdeckt, wie das Immunsystem Krankheitserreger erkennt. Der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor wurde lange Zeit nur von Pharmakologen und Toxikologen erforscht, weil er Umweltgifte erkennt.


Kontaktaufnahme zwischen Tuberkulose-Erreger und Fresszelle (Makrophage). Der enge Kontakt zwischen Erreger und Abwehrzelle ermöglicht das Eindringen von Pigmenten wie Phthiocol in die Wirtszelle.

© MPI für Infektionsbiologie / Volker Brinkmann

Doch auch im Immunsystem übernimmt er wichtige Aufgaben. Wissenschaftler um Stefan H. E. Kaufmann vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben herausgefunden, dass an den Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor auch Virulenzfaktoren von in den Körper eingedrungenen Bakterien binden.

Dadurch wird die angeborene Immunantwort aktiviert und die Faktoren werden sofort abgebaut. Mit dieser Erkenntnis haben die Wissenschaftler eine bislang unbekannte Komponente des Immunsystems identifiziert: Bakterielle Virulenzfaktoren können also nicht nur durch Antikörper neutralisiert, sondern auch direkt zerstört werden.

Bislang galt unter Immunbiologen als unwahrscheinlich, dass das Immunsystem bakterielle Virulenzfaktoren unmittelbar zerstört. Die Rolle des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptors ist daher besonders überraschend. Er wird von vielen Körperzellen einschließlich Immun- und Epithelzellen gebildet. Bisher war der Rezeptor vor allem als Andockstelle für Umweltgifte bekannt.

Dazu zählt beispielsweise das extrem schädliche TCDD – ein Dioxin, das bereits in kleinsten Konzentrationen schwerste Organschäden auslöst. „Es gibt ihn jedoch bei unterschiedlichsten Organismen von Fadenwürmern über Insekten bis hin zum Menschen. Wenn so viele Lebewesen ihn besitzen, dann sicher nicht nur, um Umweltgifte zu erkennen, sondern auch um sich gegen Infektionen zu verteidigen“, sagt Pedro Moura-Alves vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie.

Die Wissenschaftler haben deshalb nach bakteriellen Molekülen gesucht, die ähnlich aufgebaut sind wie bereits bekannte Bindungspartner des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptors. Fündig wurden sie unter den Pigmentstoffen der Bakterien, die die Erreger schützen, den Körper aber schädigen. Mathematischen Modellen zufolge passen sowohl die grün-blauen Phenazine des Hospitalismuskeims Pseudomonas aeruginosa, der Atemwegsinfektionen auslöst, als auch das gelbe Naphthochinon Phthiocol des Tuberkulose-Erregers Mycobacterium tuberculosis in die Bindungstasche des Rezeptors.

Experimente an Mäusen bestätigten dann, wie wichtig der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor für die Immunantwort ist. Tiere ohne diesen Rezeptor weisen nach der Infektion mit den Lungenkeimen stärkere Krankheitssymptome auf, haben mehr Bakterien in der Lunge und sterben öfter. Offenbar erkennt das Immunsystem den Feind ohne den Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor nicht früh genug. „Für den Erreger sind die bakteriellen Virulenzfaktoren Segen und Fluch zugleich: Sie ermöglichen einerseits die Infektion des Wirtsorganismus, andererseits helfen Sie dem Wirt, den Erreger aufzuspüren“, sagt Kaufmann.

Das Besondere ist, dass der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor die bakteriellen Pigmente direkt bindet und daraufhin selbst im Zellkern die Expression zahlreicher Gene für den Abbau der Virulenzfaktoren anschaltet. Er wandert dazu von der Außenseite in das Innere des Zellkerns, wo er sich an die DNA anlagert. Der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor ist damit Rezeptor und Transkriptionsfaktor in einem und kann deshalb extrem schnell auf eine Infektion reagieren. Die meisten anderen Rezeptoren des Immunsystems sind hingegen auf Helferproteine angewiesen, die die Information über Krankheitserreger in den Zellkern weiterleiten.

Als nächstes wollen die Wissenschaftler herausfinden, mit welchen anderen Transkriptionsfaktoren der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor interagiert und welche Enzyme genau für den Abbau der bakteriellen Virulenzfaktoren verantwortlich sind.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Dr. h. c. Stefan H.E. Kaufmann
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

Telefon: +49 30 28460-500
Fax: +49 30 28460-501
E-Mail: kaufmann@mpiib-berlin.mpg.de

Dr. Sabine Englich

Pressebeauftragte
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

Telefon: +49 30 28460-142
Fax: +49 30 28460-270
E-Mail: englich@mpiib-berlin.mpg.de

Originalpublikation:

Pedro Moura-Alves, Kellen Faé, Erica Houthuys, Anca Dorhoi, Annika Kreuchwig, Jens Furkert, Nicola Barison, Anne Diehl, Antje Munder, Patricia Constant, Tatsiana Skrahina, Ute Guhlich-Bornhof, Marion Klemm, Anne-Britta Koehler, Silke Bandermann, Christian Goosmann, Hans-Joachim Mollenkopf, Robert Hurwitz, Volker Brinkmann, Simon Fillatreau, Mamadou Daffe, Burkhard Tümmler, Michael Kolbe, Hartmut Oschkinat, Gerd Krause, Stefan H.E. Kaufmann

AhR sensing of bacterial pigments orchestrates antibacterial defense

Nature, 13 August 2014, Advance Online Publication (AOP), doi: 10.1038/nature13684

Weitere Informationen:

http://www.mpg.de/7473861/stefan_kaufmann - Stefan Kaufmann: "Ich habe etwas von einem Langstreckenläufer"
http://www.mpg.de/7467151/tuberkulose_serum_institute - Serum Institute of India erwirbt Rechte an Tuberkulose-Impfstoff

Barbara Abrell | Max-Planck-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise