Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Enzym der Immunabwehr entdeckt

03.04.2012
Eine bislang unbekannte Serinprotease gehört zum antibakteriellen Abwehrarsenal neutrophiler Granulozyten

Neutrophile Granulozyten sind wichtige Schutztruppen des Immunsystems. Dringen krankheitserregende Bakterien in den Körper ein, sind sie als Erste vor Ort, um über Signalstoffe weitere Immunzellen zu mobilisieren und die Gefahr einzudämmen. Dazu geben sie Serinproteasen ab – Enzyme, die andere Proteine zerschneiden und Signalmoleküle dadurch aktivieren können.


Mikroskopische Aufnahme von normalem menschlichen Knochenmark mit Anfärbung der NSP4 in Myeloblasten und Myelozyten. Die braune Farbablagerung auf den positiven Zellen ist ein unlöslicher Farbstoff, der mit Hilfe des Enzym-markierten zweiten Antikörpers auf den entsprechenden Zellen erzeugt wird. Die Kerne der Knochenmarkszellen sind zusätzlich blau angefärbt. Bei der Aufbereitung des Gewebeschnittes geht das Knochenmarksfett verloren und hinterlässt rundliche Hohlräume.
MPI f. Neurobiologie

Forscher am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried haben nun eine neue Serinprotease entdeckt: die Neutrophilen-Serinprotease 4, kurz NSP4. Das Enzym könnte einen neuen Ansatzpunkt für die Behandlung von Krankheiten bieten, bei denen das Immunsystem überaktiv ist, z.B. rheumatoider Arthritis.

Das Immunsystem beruht auf einem komplizierten Zusammenspiel von verschiedensten Zellen und Botenstoffen. So geben etwa die neutrophilen Granulozyten – eine Gruppe von spezialisierten weißen Blutkörperchen – als Reaktion auf Bakterien sogenannte Serinproteasen ab. Diese Enzyme sind in der Lage, Signalmoleküle wie etwa die Chemokine zu aktivieren, indem sie an einer spezifischen Stelle ein Stück des Moleküls abspalten. Die aktiven Signalstoffe lotsen daraufhin weitere Immunzellen zum Entzündungsherd, um die Krankheitserreger zu vernichten.

Ein Forscherteam um Dieter Jenne am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried ist beim Menschen auf eine bisher unbekannte Protease gestoßen: die Neutrophilen-Serinprotease 4 – kurz NSP4. „Das Besondere an diesem Enzym ist, dass es Proteine schneidet, die an einer bestimmten Stelle die Aminosäure Arginin tragen“, sagt Dieter Jenne, Arbeitsgruppenleiter am Martinsrieder Institut. „Damit unterscheidet sich NSP4 von den drei anderen aus den Neutrophilen bekannten Serinproteasen, die zwar in ihrer Molekülstruktur ähnlich sind, aber ein anderes Erkennungsmotiv haben.“ Diesen Unterschied können sich die Forscher womöglich zunutze machen, um einen Wirkstoff zu entwickeln, der NSP4 spezifisch hemmt und dadurch die Immunreaktion herabsetzt.

Denn der Einsatz der Serinproteasen hat seinen Preis. Die Enzyme können nämlich Entzündungen nicht nur heilen, sondern sie manchmal überhaupt erst hervorrufen. Werden zu viele Immunzellen angelockt, greifen diese mit ihrem Arsenal an aggressiven chemischen Waffen auch körpereigenes Gewebe an. Eine Reihe von chronischen Entzündungskrankheiten beruht auf genau diesem Effekt. Wissenschaftler fahnden daher nach Substanzen, mit denen sich die Proteasen der Neutrophilen blockieren lassen. Doch bisher hat es keiner der getesteten Wirkstoffe bis zum fertigen Medikament geschafft.

„Das Substrat von NSP4 kennen wir bisher noch nicht, wir nehmen aber an, dass es sich dabei um Signalstoffe handelt“, sagt Dieter Jenne. Freigesetzte Signalstoffe verstärken im Allgemeinen die Rekrutierung von Neutrophilen, eine überschießende Reaktion kann aber auch Gewebeschäden verursachen. „Proteasen wirken manchmal wie Brandbeschleuniger, die sogar völlig unabhängig von bakteriellen Eindringlingen eine chronische Entzündung auslösen. Indem man die Abwehr drosselt, könnte man diesem Effekt entgegenwirken“, erklärt der Wissenschaftler.

Stammesgeschichtlich ist NSP4 unter allen vier aus den Neutrophilen bekannten Serinproteasen die älteste: Wie die Forscher anhand von Gensequenzen gezeigt haben, hat sich das Enzym in der Evolution von den Knochenfischen bis hin zum Menschen über Hunderte von Millionen Jahren kaum verändert. „Das spricht dafür, dass NSP4 einen fundamentalen Prozess steuert“, sagt Dieter Jenne.

Dass das Enzym bislang unentdeckt blieb liegt daran, dass es in viel geringerer Konzentration vorkommt als die drei anderen Proteasen. Die Max-Planck-Forscher sind darauf gestoßen, als sie im menschlichen Genom nach Genen gesucht haben, die für Serinproteasen kodieren. Dabei ist ihnen eine bis dahin unbekannte Gensequenz aufgefallen. Natascha C. Perera, Wissenschaftlerin in der Martinsrieder Arbeitsgruppe und Erstautorin der Studie, ist es gelungen, das Enzym in seiner aktiven, gefalteten Form herzustellen und zu untersuchen.

Um die NSP4 in Zukunft möglicherweise als Zielprotein für entzündungshemmende Arzneimittel zu etablieren, müssen die Wissenschaftler nun seine Funktion im lebenden Organismus untersuchen und herausfinden, ob sich eine Blockade des Enzyms nachteilig auswirkt. Die Forscher arbeiten mit der Firma Novartis zusammen, um diese Fragen an Mäusen zu klären. „NSP4-Inhibitoren könnten bei Krankheiten wie der chronischen Arthritis oder bei entzündlichen Hautkrankheiten eingesetzt werden“, sagt Dieter Jenne. „Dazu müssen wir aber zuerst die Langzeitwirkungen solcher Wirkstoffe testen.“

Ansprechpartner:
PD Dr. Dieter Jenne
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: +49 89 85783588
Fax: +49 89 85783790
Email: djenne@neuro.mpg.de

Originalveröffentlichung:
NSP4, a novel elastase-related protease in human neutrophily with arginine specifity

PNAS

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neues aus der Schaltzentrale
18.07.2018 | Karl-Franzens-Universität Graz

nachricht Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze
18.07.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

Leading experts in Diabetes, Metabolism and Biomedical Engineering discuss Precision Medicine

13.07.2018 | Event News

Conference on Laser Polishing – LaP: Fine Tuning for Surfaces

12.07.2018 | Event News

11th European Wood-based Panel Symposium 2018: Meeting point for the wood-based materials industry

03.07.2018 | Event News

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

Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck

18.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten

18.07.2018 | Verfahrenstechnologie

Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

18.07.2018 | Medizin Gesundheit

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