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 Verteidigung um fast jeden Preis
14.12.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

nachricht Mitochondrien von Krebszellen im Visier
14.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten