Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Pfad - zwei Effekte: Immunsystem nützt DNA-Reparaturmechanismus zur Steigerung der Abwehr

07.11.2006
Täglich muss unser Immunsystem zahlreiche Krankheitserreger abwehren. Zu diesem Zweck produzieren Abwehrzellen spezifische Antikörper, die exakt auf einen bestimmten Pathogen zugeschnitten sind.

Da es Millionen verschiedener Pathogene gibt, von denen viele auch noch extrem wandelbar sind, ist dies eine große Herausforderung: Wie schafft es das Immunsystem, mit dieser Vielfalt Schritt zu halten?

Wissenschaftler des GSF - Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit konnten nun zum ersten Mal zeigen, dass ein molekularer Mechanismus, der normalerweise zur Reparatur schadhafter DNA-Stücke gebraucht wird, Zellen des Immunsystems besonders wandlungsfähig macht, sodass sie flexibel auf die verschiedensten Pathogene reagieren können.

Zuständig für die Produktion spezifischer Antikörper sind bestimmte Abwehrzellen des Immunsystems, die B-Zellen. "Diese Zellen können als einzige Körperzellen durch Hypermutation ihre DNA verändern, sodass sie speziell auf das jeweiligen Pathogen abgestimmte Antikörper bilden", erklärt Prof. Jean-Marie Buerstedde, der Leiter des GSF-Instituts für Molekulare Strahlenbiologie. Unter Hypermutation versteht man eine erheblich erhöhte Mutationsrate: Die Gene, die die spezifischen Antikörper codieren, mutieren um das eine Million-Fache häufiger als die Gene anderer Zellen.

Bereits seit längerem ist bekannt, dass die Hypermutation durch das Enzym AID ausgelöst wird. "AID ist das Mastergen für die Hypermutation" erklärt Buerstedde. Es tritt B-Zell-spezifisch auf und bewirkt, dass eine bestimmte Base der DNA in eine andere umgewandelt wird. Diese "falsche" Base wird anschließend aus der DNA ausgeschnitten, wodurch letztendlich eine Basenlücke entsteht. Buerstedde und seinen Mitarbeitern gelang es nun, nachzuweisen, dass die folgenden Schritte der Hypermutation einen Mechanismus nutzen, der auch für die Reparatur schadhafter DNA zuständig ist: Ist die B-Zell-DNA lückenhaft, wird das Protein PCNA mit einem weiteren Protein, dem Ubiquitin, verknüpft - dieser Mechanismus aktiviert bestimmte Notfall-Enzyme, die als Reparaturenzyme die Basenlücke flicken. Die PCNA-Ubiquitinierung kommt auch in normalen Körperzellen bei DNA-Schäden zum Einsatz: hier sorgt dieser Mechanismus allerdings dafür, dass DNA-Schäden im Schnellverfahren während der Replikation der DNA repariert werden. "Somit ist PCNA-Ubiquitinierung sowohl für DNA-Reparatur als auch für Hypermutation notwendig", erklärt Buerstedde.

Die PCNA-Ubiquitinierung in B-Zellen führt zu hohen Mutationsraten, da die durch diesen Mechanismus aktivierten Notfallenzyme mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht die ursprüngliche, sondern eine andere Base in die DNA einbauen - eine Punktmutation ist die Folge. Einige dieser Punktmutationen bewirken, dass sich die Affinität der Antikörper zu einem bestimmten Antigen erhöht und so die produzierten Antikörper schlagkräftiger gemacht werden. Durch Antigenbindung werden die B-Zellen ausgewählt, die das Antigen am besten binden und somit am intensivsten bekämpfen können. Die übrigen Zellen sterben ab.

Für den Einsatz in B-Zellen hat das Immunsystem somit den Pfad der PCNA-Ubiquitinierung für sich so maßgeschneidert, dass hohe Mutationsraten in bestimmten Teilen der Antikörpergene auftreten. "Dies ist zum einen positiv, weil wandelbare Antikörper dabei herauskommen. Andererseits besteht auch das Risiko dass unkontrollierte Mutationen an falschen Genen zur Krebsentwicklung von B-Zellen beitragen. Deshalb hat die Erforschung dieses Pfades medizinische Relevanz", betont Buerstedde, "allerdings ist es auch für sich allein interessant, wie es Wirbeltieren gelingt, einen schon seit Urzeiten existierenden Pfad für die antigen-spezifische Immunantwort zu nutzen".

Originalveröffentlichung:
PLOS Biology, Volume 4, Issue 11, NOVEMBER 2006 :
A Role for PCNA Ubiquitination in Immunoglobulin Hypermutation
Hiroshi Arakawa, George-Lucian Moldovan, Huseyin Saribasak, Nesibe Nur Saribasak, Stefan Jentsch, Jean-Marie Buerstedde
GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 089/3187-2460
Fax 089/3187-3324
E-Mail: oea@gsf.de

Michael van den Heuvel | idw
Weitere Informationen:
http://www.gsf.de
http://www.gsf.de/neu/Aktuelles/Presse/2006/buerstedde.php

Weitere Berichte zu: Antikörper B-Zelle DNA Hypermutation Immunsystem PCNA-Ubiquitinierung Pathogen Pfad

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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