Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie ein Protein Immunzellen in den Suizid treibt

15.07.2016

Für manch einen Krankheitserreger bedeutet Angriff die beste Verteidigung – sie nisten sich direkt in die Abwehrzellen des menschlichen Körpers ein. Wenn sie jedoch in ihrem Versteck aufgespürt werden, bringt sich die infizierte Zelle selber um und setzt so die Erreger wieder frei. Im «EMBO Journal» berichtet ein Forscherteam vom Biozentrum der Universität Basel, dass ein Protein namens Gasdermin durchlässige Poren in der Membran bildet und so den Suizid der Immunzelle auslöst.

Ein gutes Versteck bietet oftmals der Angreifer selbst. Auch einige Bakterien wie der Tuberkulose- oder Typhus-Erreger haben das erkannt. Sie dringen in Abwehrzellen ein und können dort gut versteckt längere Zeit überleben. Die Makrophagen erwehren sich solcher Eindringlinge, indem sie ein Selbstmordprogramm starten.


Pore, aufgenommen mit dem Rasterkraftmikroskop.

University of Basel, Biozentrum


Mechanismus der Porenbildung des Proteins Gasdermin D, der den Zelltod auslöst.

Universität Basel, Biozentrum

Gemeinsam mit Forschern des Novartis Institute of Biomedical Research und der ETH Zürich hat das Team um Prof. Sebastian Hiller vom Biozentrum der Universität Basel nun erstmals zeigen können, dass ein «Todesprotein» die Zellmembran durchlöchert und die Makrophagen so zum Platzen bringt. Die dadurch freigesetzten Krankheitserreger können nun erneut durch das Immunsystem bekämpft werden.

Gasdermin D: Henker in der Zelle

Eingedrungene Krankheitserreger verraten sich durch winzige Zellbestandteile, die von Rezeptoren im Inneren der Makrophagen erkannt werden. Diese setzen daraufhin eine Signalkette in Gang, die Entzündungsreaktionen auslöst und den Befehl zur Einleitung der Pyroptose – einer Form des programmierten Zelltods – gibt.

«Einige Studien belegten bereits, dass das Protein Gasdermin D eine zentrale Rolle bei der Pyroptose spielt», erklärt Prof. Petr Broz, einer der Hauptautoren der Studie. «Wir haben nun herausgefunden, wie genau Gasdermin die Immunzellen in den Suizid treibt und konnten mithilfe der Kryoelektronen- und Rasterkraftmikroskopie zum ersten Mal die Poren in der Membran sichtbar machen.»

Das Protein Gasdermin D steht am Ende einer langen Signalkette. So alarmieren Rezeptoren die Zelle über fremde Bakterienbestandteile und regen den Zusammenbau des Inflammasoms an. Dieser Proteinkomplex wiederum aktiviert Enzyme, die Gasdermin aufspalten und in seine aktive Form überführen.

«In den Makrophagen ist Gasdermin der Scharfrichter, der das Todesurteil vollstreckt», verdeutlicht Hiller die Aufgabe des Proteins. «Das abgespaltene Gasdermin-Fragment wandert in Richtung Zellmembran, baut sich dort ein und formt zusammen mit weiteren solcher Fragmente eine durchlässige Pore. Die löchrige Membran lässt die Zelle anschwellen, bis sie schliesslich platzt.»

Kooperation von Gasderminen bei Zell-Suizid

Mit Gasdermin D haben die Forscher nicht nur das Protein identifiziert, welches den Immunzellen den Todesstoss versetzt, sondern konnten auch mit hochauflösenden Mikroskopiertechniken sichtbar machen, auf welche Weise dies geschieht. Wie sich herausstellte, braucht es nach der Aufspaltung von Gasdermin D nur eines der beiden Fragmente für einen reibungslosen Einbau in die Zellmembran.

Gasdermine sind eine bis jetzt kaum erforschte Proteinfamilie, die neben Gasdermin D noch fünf weitere Mitglieder zählt. Zukünftig möchten Hiller und sein Team die Struktur und Funktionsweise weiterer Mitglieder der Gasderminfamilie untersuchen, um herauszufinden, ob und wie sie bei der Porenbildung miteinander kooperieren und unter welchen physiologischen Bedingungen diese Proteine den Zell-Suizid ausführen.

Originalbeitrag

Lorenzo Sborgi, Sebastian Rühl, Estefania Mulvihill, Joka Pipercevic, Rosalie Heilig, Henning Stahlberg, Christopher J. Farady, Daniel J. Müller, Petr Broz and Sebastian Hiller
GSDMD membrane pore formation constitutes the mechanism of pyroptotic cell death
EMBO Journal; published online 14 July 2016, doi: 10.15252/embj.201694696

Weitere Auskünfte

Prof. Sebastian Hiller, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 20 82, E-Mail: sebastian.hiller@unibas.ch

Dr. Katrin Bühler, Universität Basel, Kommunikation Biozentrum, Tel. +41 61 267 09 74, E-Mail: katrin.buehler@unibas.ch

Heike Sacher | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Wirkmechanismus von Tumortherapeutikum entdeckt
19.04.2018 | Universität Wien

nachricht Krebsmedikament bei der Arbeit beobachtet
19.04.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Im Focus: Basler Forschern gelingt die Züchtung von Knorpel aus Stammzellen

Aus Stammzellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen lassen sich stabile Gelenkknorpel herstellen. Diese Zellen können so gesteuert werden, dass sie molekulare Prozesse der embryonalen Entwicklung des Knorpelgewebes durchlaufen, wie Forschende des Departements Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel im Fachmagazin PNAS berichten.

Bestimmte mesenchymale Stamm-/Stromazellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen gelten als äusserst viel versprechend für die Regeneration von Skelettgewebe....

Im Focus: Basel researchers succeed in cultivating cartilage from stem cells

Stable joint cartilage can be produced from adult stem cells originating from bone marrow. This is made possible by inducing specific molecular processes occurring during embryonic cartilage formation, as researchers from the University and University Hospital of Basel report in the scientific journal PNAS.

Certain mesenchymal stem/stromal cells from the bone marrow of adults are considered extremely promising for skeletal tissue regeneration. These adult stem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Mai zum 7. Mal an der Hochschule Stralsund

12.04.2018 | Veranstaltungen

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

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Aus dem Labor auf die Schiene: Forscher des HI-ERN planen Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

19.04.2018 | Verkehr Logistik

Neuer Wirkmechanismus von Tumortherapeutikum entdeckt

19.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

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