Zellen verfügen über einen "zweistufigen Alarmplan"

19. Juli 2010 09:23
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    Foto: max f. perutz laboratories

    Von Listerien infizierte Makrophagen (Fresszellen des Immunsystems) - die Listerien sind als kleine schwarze Flecken im Cytoplasma erkennbar. Die rechte Makrophage wurde von den Listerien bereits getötet.

Wiener Forscher klären Funktionsweise einer zellulären Abwehrstrategie

Wien - Werden Zellen von Bakterien angegriffen, stehen ihnen eine Reihe molekularer "Waffen" zur Verfügung. Weil diese häufig schädliche Nebenwirkungen haben können, wird ihr Einsatz über ausgefeilte Mechanismen kontrolliert. Im Fall des zellulären "Giftgasangriffs" gegen Erreger mittels Stickstoffmonoxid haben die Wiener Forscher nun die Funktionsweise der zellulären Abwehrstrategie enthüllt. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Immunity" veröffentlicht.

Hintergrund

Zellen verteidigen sich gegen Erreger oft mit Stickstoffmonoxid (NO), das eine starke antibakterielle Wirkung hat. Diese "Waffe" ist aber nicht ungefährlich: NO ist ein aggressives freies Radikal, das mit der Entstehung von Krebs und entzündlichen Prozessen im Körper in Zusammenhang steht. Um Kollateralschäden zu vermeiden, "informiert" sich die Zelle umfassend, bevor sie ihre NO-Produktion hochfährt und eine Breitseite gegen den Eindringling abfeuert.

Matthias Farlik und Thomas Decker vom Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Wien an den Max F. Perutz Laboratories haben diese Prozesse gemeinsam mit Mathias Müller von der Veterinärmedizinischen Universität Wien am Bakterium "Listeria monocytogenes", einem der häufigsten und gefährlichsten Erreger von Lebensmittelinfektionen, untersucht. Bei einer Infektion mit Listerien produzieren Zellen das Enzym iNOS (induzierbare NO-Synthase), das wiederum Stickstoffmonoxid herstellt. Bevor das Enzym produziert wird, überprüft die Zelle den Status zweier unterschiedlicher Signalwege und kombiniert die so gewonnen Informationen.

"Zweistufiger Alarmplan"

Die Forscher konnten zeigen, dass jedes der beiden Signale nur einen Teil des Prozesses steuert. Erst wenn beide Signalwege aktiv sind, wird ein Proteinkomplex hergestellt, der das für die iNOS-Produktion verantwortliche Gen einschaltet. "Die Zelle hat sozusagen einen zweistufigen Alarmplan", erklärte Decker, "es müssen beide Signale vorhanden sein, damit die iNOS in Stellung gebracht werden und die NO-Produktion startet."

Allerdings treffen die beiden Signale nicht immer zeitgleich ein. Die Zellen lösen dieses Problem folgendermaßen: Jeder der Signalwege führt unabhängig voneinander zur Produktion nur eines Bestandteiles des Proteinkomplexes. Dieser Teil bleibt eine Weile bestehen und bildet somit eine Art molekulares Gedächtnis. Wird auch der zweite Signalweg rechtzeitig aktiviert, vervollständigt sich der Proteinkomplex und kann das Gen für die iNOS-Produktion einschalten. Kommt das zweite Signal nicht, wird der Teilkomplex wieder abgebaut - es erfolgt keine Abwehrreaktion.

Die Erkenntnisse der Wissenschafter könnten neue Strategien bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten eröffnen. (APA/red)

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