Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Immunsystem erkennt Viren an ihrer DNA - Selbstlose Nachbarschaftshilfe

30.09.2013
Das Immunsystem erkennt Viren an ihrer DNA – ganz ähnlich, wie die Spurensicherung der Kripo Verbrecher identifiziert.

Die Enttarnung der Viren ist eine wichtige Voraussetzung, damit das Immunsystem die gefährlichen Eindringlinge bekämpfen kann. Wissenschaftler des Universitätsklinikums Bonn haben nun entdeckt, wie die Alarmierung bei einem Angriff läuft:

Die von Viren attackierte Zelle warnt ihre Nachbarn und nimmt dabei sogar in Kauf, selbst zugrunde zu gehen. Durch diese Strategie kann die Abwehr auf breiter Front organisiert werden. Die Ergebnisse werden nun im renommierten Fachjournal „Nature“ vorgestellt.

Wenn sich das Immunsystem zur Abwehr von Eindringlingen rüstet, muss es die Krankheitserreger sicher erkennen. Dabei geht es ganz ähnlich vor, wie die Spurensicherung bei Kriminalfällen: Anhand von genetischen Fingerabdrücken erkennt das angeborene Immunsystem, ob eine virale Infektion vorliegt. „Bei der Replikation der Viren in der Zelle wird virale DNA freigesetzt. Sie reicht aus, um das Immunsystem zu aktivieren“, sagt Prof. Dr. Veit Hornung vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie des Universitätsklinikums Bonn. Die Viren werden als „fremd“ erkannt und in Folge dessen leitet das Immunsystem eine Abwehrreaktion ein.

Eine wichtige Rolle in der Viruserkennung spielt der Rezeptor „cGAS“, der nach Kontakt mit der Virus-DNA den Botenstoff cGAMP herstellt. Allerdings wird dadurch nicht sofort die Immunabwehr der Zelle eingeschaltet, um die Krankheitserreger zu bekämpfen. Es wird vielmehr zunächst ein weiterer Rezeptor (STING) aktiviert, der wiederum die Abwehr in der Zelle aktiviert. „Warum leistet sich das Immunsystem einen so komplizierten Umweg?“, fragten sich die Forscher zusammen mit ihren Kollegen vom Institut für Angeborene Immunität des Universitätsklinikums Bonn. „Wir vermuteten, dass diese ungewöhnliche Signalkette einem weiteren Zweck dient, der über den Schutz der Virus-befallenen Zelle hinausgeht“, erläutert Erstautorin Dr. Andrea Ablasser, Mitarbeiterin in Prof. Hornungs Team.

Forscher erkennen den Alarmruf mithilfe eines Fluoreszenzproteins

Dass dies tatsächlich so ist, beobachteten die Forscher an einer Zelllinie, die sich von Nierenzellen des Menschen ableitet. „Wir haben daraus Zellen hergestellt, an denen sich unter dem Mikroskop erkennen lässt, ob der STING-Rezeptor aktiviert wurde“, sagt Jonathan L. Schmid-Burgk aus der Forschergruppe. Hierfür koppelten die Wissenschaftler ein Fluoreszenzprotein an den Rezeptor, wodurch es ein klares Signal gab, sobald STING aktiviert wurde. Im Experiment unter dem Mikroskop war zu beobachten, dass immer dann, wenn ein STING-Rezeptor aktiviert wurde, auch die Rezeptoren in den Nachbarzellen ansprangen. „Das war ein starker Hinweis dafür, dass eine Kommunikation über verschiedene Zellen hinweg stattfand“, berichtet Inga Hemmerling aus Prof. Hornungs Team. Der Botenstoff cGAMP musste also auch von Zelle zu Zelle transportiert worden sein.

Die Zellen können sich über ein „Rohrpostsystem“ warnen

In der Wissenschaft ist schon lange bekannt, dass es zwischen den Zellen ein Kommunikationssystem gibt. Wie über eine Art Rohrpost sind die lebenden Zellen miteinander verbunden und können darüber Botschaften austauschen. „Wir konnten zeigen, dass der Botenstoff cGAMP über diesen Kommunikationsweg ausgetauscht wird und dadurch Rezeptoren in Nachbarzellen aktiviert werden“, sagt Prof. Hornung. Es handelt sich dabei um selbstlose Nachbarschaftshilfe: Sobald eine Zelle mit einem Virus befallen ist, nimmt sie in Kauf, dem Tod geweiht zu sein. Bevor sie stirbt, kann sie über die Informationsschleife mit Hilfe von cGAMP ihre Nachbarzellen warnen. Diese versuchen dann, noch rechtzeitig das Immunsystem zu aktivieren, um die Eindringlinge zu bekämpfen. Es gehen zwar einzelne Zellen verloren, dafür kann aber die Mehrheit gerettet werden.

„Bei diesen Erkenntnissen handelt es sich um ein völlig neues Prinzip in der Immunologie: Statt der Immunabwehr auf der Ebene des Individuums können wir die Kommunikation auf Zellebene verfolgen“, erläutert der Immunologe des Universitätsklinikums Bonn. Diese Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung könnten auch Konsequenzen für neue Therapien haben: Jeder Schritt, durch den die Arbeitsweise des Immunsystems besser verstanden wird, kann auch der Entwicklung von zum Beispiel besseren Impfungen und Behandlungen von Autoimmunerkrankungen dienen.

Publikation: Cell intrinsic immunity spreads to bystander cells via the intercellular transfer of cGAMP, Fachjournal „Nature“, DOI: 10.1038/nature12640

Kontakt:

Prof. Dr. Veit Hornung
Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie
des Universitätsklinikums Bonn
Tel. 0228/28751200
E-Mail: veit.hornung@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz: Nierenschädigungen therapieren, bevor Symptome auftreten
20.09.2017 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Neuer Ansatz zur Therapie der diabetischen Nephropathie
19.09.2017 | Universitätsklinikum Magdeburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

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...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie