Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Startschuss für die Virenabwehr - Protein als Auslöser für Immunreaktion gegen Viren identifiziert

07.05.2014

Zellen müssen sich schützen: Zum einen gegen Schäden in ihrem Erbgut, zum anderen gegen Angreifer von außen wie zum Beispiel Viren schützen. Hierfür gibt es unterschiedliche Mechanismen: Spezielle Proteine suchen und erkennen Fehler in der eigenen DNA, während das Immunsystem gegen Eindringlinge vorgeht. Wissenschaftler von der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben jetzt gezeigt, dass beide Schutzmechanismen durch ein gemeinsames Protein miteinander verknüpft sind. Die Ergebnisse ihrer Studie erschienen in Nature Immunology.

DNA kommt in menschlichen Zellen nur im Zellkern als Träger der Erbinformation vor. Um sie zu schützen, suchen spezialisierte Proteine die einzelnen Stränge regelmäßig nach Defekten ab und reparieren diese. Ein Beispiel hierfür ist das Protein Rad50 – ein DNA-Sensor, der an die DNA bindet und fehlerhafte Stellen erkennt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Prof. Jürgen Ruland von der TUM haben jetzt gemeinsam mit Kollegen von der LMU eine weitere wichtige Aufgabe von Rad50 entdeckt.


Die Abbildung zeigt eine Fluoreszenzaufnahme von Virus-DNA-Rad50-Card9-Komplexen (gelb) im Zytoplasma (Transmissionsbild) einer Zelle. Nach Infektion der Zelle mit einem DNA-Virus markieren die Wissenschaftler die einzelnen Moleküle, die sie in der Zelle beobachten möchten, mit unterschiedlichen fluoreszierenden Farbstoffen. In blau/magenta leuchtet die DNA, in grün Rad50 und in rot Card9. (Bild: A. Rottach / LMU)

Im Zellplasma, das den Zellkern umgibt, findet sich normalerweise keine DNA. Taucht dort aber DNA auf, so handelt es sich häufig um fremde DNA zum Beispiel eines Virus, das die Zelle infiziert hat. Wie auch der Mensch, nutzen einige Virenarten DNA als Träger für die eigenen Erbinformationen. Deshalb hat das angeborene Immunsystem Alarm-Mechanismen entwickelt, die schnell und effektiv fremde DNA im Zellplasma erkennen und das Immunsystem über die Produktion von Botenstoffen aktivieren.

Wie genau diese Aktivierung im Zellplasma aber abläuft, ist weitestgehend unklar. In ihrer Studie zeigten Dr. Susanne Roth, Erstautorin der Publikation, und ihre Kollegen jetzt, dass der DNA-Sensor Rad50 aus dem Zellkern auch ein entscheidender Auslöser für die Virenabwehr ist. „Es ist auch für uns sehr überraschend, dass Rad50, das eigentlich auf die DNA im Zellkern spezialisiert ist, auch Fremd-DNA von Viren erkennt und hier als Verbindungsglied zur Immunantwort gegen Viren dient. “, erklärt Prof. Jürgen Ruland die Bedeutung der Ergebnisse.

Ein Protein – zwei Funktionen

In ihren Experimenten infizierten die beteiligten Forscher Immunzellen mit einem Virus, das seine DNA in das Zellplasma einbrachte. Sie konnten zeigen, dass Rad50 im Zellplasma an die Virus-DNA band, obwohl es normalerweise im Zellkern bei Schäden an die DNA andockt. Entscheidend war, dass Rad50 gleichzeitig mit einem speziellen Signalprotein (CARD9) des Immunsystems interagierte und einen Komplex bildete. Diese Verbindung konnten die Wissenschaftler erstmals in Zellen nachweisen.

Durch die Bildung des Komplexes wurde in der Zelle eine Signalkette aktiviert, an deren Ende die Produktion des Botenstoffs Interleukin 1β stand. Dieser wichtige „global player“ des Immunsystems ist unter anderem für die Entstehung von Fieber als Abwehrmechanismus gegen Krankheitserreger verantwortlich, spielt aber auch eine Rolle bei Autoimmunerkrankungen wie zum Beispiel die Rheumatoide Arthritis.

Um ihre Ergebnisse zu bestätigen, verwendeten die Wissenschaftler im nächsten Schritt Zellen, die entweder kein Rad50 oder kein CARD9 mehr enthielten und brachten wieder DNA in das Plasma der Zellen ein. Beide Zelltypen produzierten daraufhin viel weniger Interleukin 1β, weil der Rad50-CARD9-Komplex zur Aktivierung des Alarm-Systems nicht gebildet werden konnte.

„Durch zu viel oder zu wenig Botenstoff IL-1β können fehlerhafte Immunreaktionen oder chronische Erkrankungen entstehen. Der Körper muss die Produktion daher streng regulieren.“, erklärt Jürgen Ruland „Indem wir jetzt Rad50 und CARD9 als wichtige Auslöser für das Alarmsystem und die IL-1β -Herstellung kennen, können wir viele Reaktionen des Immunsystems besser verstehen und Strategien entwickeln, diese therapeutisch zu beeinflussen.“

Originalpublikation:
Susanne Roth, Andrea Rottach, Amelie S Lotz-Havla, Verena Laux, Andreas Muschaweckh, Søren W Gersting, Ania C Muntau, Karl-Peter Hopfner, Lei Jin, Katelynd Vanness, John H J Petrini, Ingo Drexler, Heinrich Leonhardt and Jürgen Ruland, Rad50-CARD9 interactions link cytosolic DNA sensing to IL-1β production, Nature Immunology, 2014.
DOI: 10.1038/ni.2888

Kontakt:
Prof. Dr. Jürgen Ruland
Institut für Klinische Chemie und Pathobiochemie
Klinikum rechts der Isar an der Technischen Universität München
Tel.: +49 89 4140-4751

jruland@lrz.tum.de
www.klinchem.med.tum.de

Weitere Informationen:

http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31497/ - Link zur Pressemeldung
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/ - News der Technischen Universität München

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics