Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zelluläre Prozesse optimieren Immunantworten

17.08.2015

"PROZESSOPTIMIERUNG" IN DER ZELLE: Cleveres Feedback-System reguliert Immunantworten

Dass Immunantworten nicht aus dem Ruder laufen, ist einem neu entdeckten Rückkoppelungsmechanismus des Körpers zu verdanken. Dieser wirkt auf der Ebene bestimmter Gene und verknüpft deren Inaktivierung mit dem Fortschreiten des Ablesens dieser Gene.


Ein cleverer, jetzt entdeckter, Rückkopplungsmechanismus reguliert unsere Immunantworten. Quelle: Pavel Kovarik

Dieser clevere Mechanismus wurde als Teil eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF entdeckt und vor Kurzem im Fachmagazin Molecular and Cellular Biology publiziert. Diese Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung bieten einen völlig neuen Ansatzpunkt für zukünftige Therapien, die auf eine Kontrolle des Immunsystems abzielen.

Dringen Mikroorganismen in den Körper ein, werden Zytokine (Proteine, die das Verhalten von Zellen beeinflussen) freigesetzt, die sofort Abwehrmaßnahmen initiieren. Diese bestehen auch im Aktivieren und Ablesen bestimmter Gene und damit in der Produktion von Abwehrproteinen. Dabei ist es wichtig, dass der Körper nicht zuviel dieser Proteine produziert, denn das würde den eigenen Körper schädigen.

Daher wird deren Herstellung rechtzeitig gedrosselt. Dass dies passiert, ist seit Langem bekannt. Wie es passiert, erst seit Kurzem – dank der Arbeiten einer Gruppe rund um den Immunbiologen Pavel Kovarik. In einem vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projekt an den Max. F. Perutz Laboratories konnten die Wissenschafterinnen und Wissenschafter zeigen, wie diese Drosselung erfolgt.

GEBREMST

Zum besseren Verständnis des soeben entschlüsselten Mechanismus ist es wichtig zu wissen, dass Zytokine auf die sogenannte STAT-Familie von Proteinen wirken, die als Transkriptionsfaktoren agieren – also als Faktoren, die an der DNA das Ablesen von Genen und damit die Produktion von Proteinen initiieren. Zur Erfüllung dieser Funktion müssen die STATs an spezielle Sequenzen der DNA binden, und es ist genau diese Bindung, die durch Zytokine gefördert wird. Bei seiner Arbeit konzentrierte sich das Team um Kovarik zunächst auf das gegen virale Infektionen produzierte Zytokin Interferon und die Regulation der Aktivität von STAT1.

Die Untersuchungen führten zur Entdeckung eines neuen und verblüffend wirksamen Mechanismus. Das Team konnte zeigen, dass mit Fortschreiten des von STAT1 initiierten Ablesens eines Gens STAT1 zunehmend von der DNA gelöst wird. Kovarik dazu: "Dieser bisher unbekannte Feedback-Mechanismus setzt sehr frühzeitig im Prozess der Herstellung von Abwehrproteinen an und erlaubt somit eine rasche Regulierung einer Immunantwort." In der Folge konnte das Projekt-Team den gleichen Regulierungsvorgang auch für STAT2 und STAT3 beobachten, was ein Hinweis auf die evolutionär frühzeitige Verbreitung dieses Mechanismus ist.

KLARES ERGEBNIS

In der Folge konnte Pavel Kovarik auch zeigen, dass ein anderer – bereits bekannter – Prozess der Inaktivierung von STAT1 nicht ausschlaggebend für die Regulierung der Immunantwort ist. Dieser andere Vorgang beruht auf einer chemischen Modifikation der STAT-Proteine, bei der Phosphatgruppen entfernt werden, was die Inaktivierung von STAT1 zur Folge hat. "Obwohl diese Inaktivierung tatsächlich eine weitere Produktion von Abwehrproteinen verhindert, so ist die von uns entdeckte Loslösung der STAT-Proteine von der DNA der wesentlich wirksamere und damit entscheidende Regulierungsschritt", erläutert Kovarik die Ergebnisse seines Projekts.

STRUKTURWANDEL

Obwohl es derzeit nicht bekannt ist, wie die Information des fortschreitenden Ablesens der DNA an das DNA-gebundene STAT1 übermittelt wird – und damit die Loslösung initiiert wird –, hat Kovarik eine klare Vorstellung, wie dies erfolgen könnte: "Modellberechnungen und die Ergebnisse anderer Arbeiten legen nahe, dass das Fortschreiten des Ablesens der Gene sich auf die Struktur der DNA auswirkt. Diese Strukturveränderung kann dazu führen, dass STAT1 sich von der DNA löst."

ANGRIFFSPUNKT

Der nun entdeckte Mechanismus zur Regulierung von Immunantworten bietet völlig neue Möglichkeiten für therapeutische Interventionen. Denn sowohl ein zu schwach reagierendes als auch ein überreagierendes Immunsystem kann zu Problemen führen –, schwerwiegende Infektionen oder Autoimmunerkrankungen können die Folge sein. Gezielte Eingriffe in den im Rahmen dieses FWF-Projekts entdeckten Mechanismus könnten dem entgegenwirken und so die natürliche Immunantwort des Körpers optimal einsetzen.


Zur Person
Pavel Kovarik (http://www.mfpl.ac.at/de/gruppen/mfpl-gruppen/group-info/kovarik.html) ist Professor für Immunbiologie am Department für Mikrobiologie, Immunbiologie und Genetik der Universität Wien (http://zmb.univie.ac.at/binnenstruktur-des-zmb/department-fuer-mikrobiologie-immunbiologie-und-genetik/). An den Max F. Perutz Laboratories (http://www.mfpl.ac.at/de.html) in Wien leitet er die Gruppe "Signaling and gene expression in inflammation". Dort befasst er sich mit Fragen sowohl zur Regulierung von Immunantworten als auch zu Immunerkrankungen.

Publikationen:
Promoter Occupancy of STAT1 in Interferon Responses Is Regulated by Processive Transcription:
I. Wiesauer, C. Gaumannmüller, I. Steinparzer, B. Strobl and P. Kovarik. Molecular and Cellular Biology (MCB), 2015, 35:716 –727.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4301719/

CDK8 Kinase Phosphorylates Transcription Factor STAT1 to Selectively Regulate the Interferon Response:
J. Bancerek, Z. C. Poss, I. Steinparzer, V. Sedlyarov, T. Pfaffenwimmer, I. Mikulic, L. Dölken, B. Strobl, M. Müller, D. J. Taatjes, P. Kovarik. Immunity, 2013.
http://dx.doi.org/10.1016/j.immuni.2012.10.017


Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Pavel Kovarik
Universität Wien
Max F. Perutz Laboratories
Dr. Bohr-Gasse 9
1030 Wien
T +43 / 1 / 4277 - 54608
E pavel.kovarik@univie.ac.at
W http://www.mfpl.ac.at

Der Wissenschaftsfonds FWF:
Marc Seumenicht
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E marc.seumenicht@fwf.ac.at
W http://www.fwf.ac.at

Redaktion & Aussendung:
PR&D – Public Relations für Forschung & Bildung Mariannengasse 8
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 70 44
E contact@prd.at
W http://www.prd.at

Marc Seumenicht | PR&D - Public Relations

Weitere Berichte zu: FWF Immunantworten Inaktivierung Interferon Molecular STAT1 Zelluläre Zytokine dna

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Diabetesforschung: Neuer Mechanismus zur Regulation des Insulin-Stoffwechsels gefunden
06.12.2016 | Universität Osnabrück

nachricht Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert
06.12.2016 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weiterbildung zu statistischen Methoden in der Versuchsplanung und -auswertung

06.12.2016 | Seminare Workshops

Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen

06.12.2016 | Förderungen Preise

Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft

06.12.2016 | Agrar- Forstwissenschaften