Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schicksalhafter Faktor für Immunzellen

18.12.2012
FOXP3 kontrolliert rund 90 Gene und verleiht regulatorischen T-Zellen ihre besonderen Fähigkeiten zur Vermeidung von Autoimmunkrankheiten

Dass unser Immunsystem nicht so leicht aus dem Gleichgewicht kommt, dafür sorgen bestimmte Immunzellen, die regulatorischen T-Zellen. Sie enthalten das Protein FOXP3 – einen so genannten „Transkriptionsfaktor“, der beeinflusst, welche Gene abgelesen werden.

Wissenschaftler um Prof. Dunja Bruder vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg haben nun herausgefunden, dass FOXP3 rund 90 Gene direkt reguliert, unter anderem das Gen für den Botenstoff Interleukin-22. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift BMC Genomics.

Unser Immunsystem schützt uns vor vielen Krankheiten, es kann aber auch - wie im Falle von Autoimmunerkrankungen- „versehentlich“ den eigenen Körper angreifen. Damit das nicht so leicht passiert, gibt es verschiedene Arten von Immunzellen, die die Selbstangreifer stoppen. Dazu zählen auch die regulatorischen T-Zellen. Sie helfen, das Immunsystem im Gleichgewicht zu halten. Wissenschaftler und Ärzte interessiert, wie diese Zellen genau funktionieren, um dies für die Therapie von Autoimmunerkrankungen, Allergien oder auch zur Vermeidung von Transplantat-Abstoßungen gezielt auszunutzen.

Dass diese Zellen den Transkriptionsfaktor FOXP3 enthalten, war bereits seit längerem bekannt. Er bestimmt, welche von den Tausenden unserer Gene in einer regulatorischen T-Zelle an- oder abgeschaltet sein müssen, damit regulatorische T-Zellen funktionieren. „Menschen mit einer Mutation im FOXP3-Gen bilden keine funktionierenden regulatorischen T-Zellen. Dadurch gerät ihr immunologisches Gleichgewicht aus den Fugen und sie leiden unter schwersten Autoimmunerkrankungen, die viele Organe betreffen“, beschreibt Dunja Bruder die Wichtigkeit dieses Proteins. Die Professorin für Infektionsimmunologie am Universitätsklinikum Magdeburg und Leiterin der Arbeitsgruppe „Immunregulation“ am HZI erforscht mit ihrem Team, wie das Immunsystem im Gleichgewicht bleibt. Weil FOXP3 ein so entscheidendes Molekül für diese Zellen ist, haben die Wissenschaftler untersucht, welche Gene es direkt beeinflusst.

Um den regulatorischen T-Zellen dieses Geheimnis zu entlocken, haben sie eine neuartige Methode verwendet: "Durch die sogenannte ChIP-on-chip Analyse konnten wir sichtbar machen, an welchen Stellen unseres Erbmaterials das Protein bindet – ein Signal, dass ein Gen, das sich in unmittelbarer Nähe einer solchen Bindungsstelle befindet, jetzt an- oder ausgeschaltet werden soll“, erklärt der Immunologe und Erstautor der Studie Dr. Andreas Jeron. Für die ChIP-on-chip Analyse werden Zellen chemisch behandelt, so dass FOXP3 an der DNA-Sequenz, an die es gebunden hat, fixiert wird. Dann schneiden die Wissenschaftler das Erbmaterial in kleine Stücke und „angeln“ mit Antikörpern nach FOXP3. Weil FOXP3 fest mit der DNA verbunden wurde, fischen sie so auch die entsprechenden DNA-Abschnitte. Diese können sie farbig markieren und mittels eines DNA-Microarrays analysieren, der die DNA-Abschnitte rund 25.000 bereits bekannten sogenannten Promotorregionen des menschlichen Genoms zuordnen kann. Promotorregionen werden von Transkriptionsfaktoren wie FOXP3 häufig zum An- und Abschalten von Genen benutzt. Auf diese Weise identifizierten die Forscher 90 Gene, an deren Promotorregion FOXP3 bindet und diese somit direkt reguliert. Viele dieser Gene sind wichtig für die Aktivierung oder Co-Stimulation der regulatorischen T-Zellen.

Eines der Gene, das durch FOXP3 abgeschaltet wird, enthält den Bauplan für Interleukin-22 (IL-22). Dieses Molekül wird bekanntermaßen nicht von regulatorischen T-Zellen produziert, aber unter anderem von den nah verwandten Th17-Zellen. Anders als regulatorische T-Zellen, die überschießende Immunantworten gegen körpereigenes Gewebe verhindern, gelten Th17-Zellen als Mitverursacher von Autoimmunerkrankungen wie z.B. der rheumatoiden Arthritis. Zwar ist bekannt, dass es sich bei regulatorischen und Th17-Zellen um Untergruppen mit unterschiedlichen immunologischen Funktionen handelt. Unklar ist bislang jedoch, wie verhindert wird, dass sich schützende regulatorische T-Zellen in krankheitsverursachende Th17-Zellen umwandeln können. Die Ergebnisse der HZI-Forscher legen nahe, dass FOXP3 durch das Ausschalten von Genen wie IL-22 zu dieser Abgrenzung der Zelltypen, die auf verschiedene Aufgaben spezialisiert sind, beiträgt — Es macht die regulatorischen T-Zellen dauerhaft zu dem, was sie sind.“

„Diese Erkenntnis verdanken wir auch den modernen Screening-Methoden, mit denen wir im großen Maßstab die Gene einer Zelle untersuchen können“, so Dr. Robert Geffers, der am HZI die Abteilung „Genomanalytik“ leitet, in der die Erbsubstanz von Krankheitserregern und Immunzellen untersucht wird. „Das Ergebnis unserer Studie unterstreicht die wichtige Funktion von FOXP3. Es dient als molekularer Schalter für die direkte Regulation einer Vielzahl immunologisch bedeutender Gene in regulatorischen T-Zellen“ fasst Prof. Bruder zusammen. „Wir verstehen jetzt besser, welche Merkmale der Zellen auf diesen einen Transkriptionsfaktor zurückzuführen sind. Genau dieses verbesserte Verständnis der molekularen Funktion von FOXP3 ist im Hinblick auf eine sichere Anwendung regulatorischer T-Zellen in der Klinik absolut essentiell.“


Originalpublikation:
Andreas Jeron, Wiebke Hansen, Franziska Ewert, Jan Buer, Robert Geffers, Dunja Bruder
ChIP-on-chip analysis identifies IL-22 as direct target gene of ectopically expressed FOXP3 transcription factor in human T cells
BMC Genomics, 2012


Die Arbeitsgruppe "Immunregulation" am HZI erforscht das Gleichgewicht des Immunsystems in extremen Situationen. Dazu zählen beispielsweise die gleichzeitige Infektion mit verschiedenen Erregern und der irrtümliche Angriff von Bestandteilen des eigenen Körpers.

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.

Die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg:
Einer der Forschungsschwerpunkte der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ist „Immunologie einschließlich Molekulare Medizin der Entzündung“. Ziel ist die Entwicklung neuer Therapien und die Umsetzung für den Patienten.

| Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de
http://www.uni-magdeburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Verbesserte Kohlendioxid-Fixierung dank Mikrokompartiment
25.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Regenbogenfarben enthüllen Werdegang von Zellen
25.09.2017 | Technische Universität Dresden

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: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops