Die Attacke der molekularen Kavallerie

15. Jänner 2013, 17:01
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Wiener Forscher des Zentrums für Molekulare Medizin (CeMM) haben ein erstaunliches Detail der Immunabwehr entdeckt

Es passiert praktisch täglich, und zwar jedem von uns: Winzige Erreger dringen irgendwo in unseren Körper ein - eine Infektion. Zum Glück jedoch kommt es nur in den seltensten Fällen zu einer Krankheit. Das Immunsystem hält die Erreger in Schach, schnell und hocheffizient.

Der Mensch verfügt grundsätzlich über zwei verschiedene Kategorien von Abwehrmechanismen. Die sogenannten angeborenen Immunreaktionen bilden eine Art erste Verteidigungslinie. Sollten sie nicht ausreichen, tritt das adaptive System mit seiner Fähigkeit zur Herstellung von maßgeschneiderten Antikörpern in Aktion. Letzteres braucht allerdings seine Zeit. Bis die erforderlichen Mechanismen für die Produktion solcher Präzisionswaffen betriebsbereit sind, vergehen Tage.

Die äußerst komplexen Wirkungsweisen des Immunsystems werfen der Wissenschaft nach wie vor viele Fragen auf. Ein zentraler Aspekt der angeborenen Reaktionen wurde nun jedoch von einem gemeinsamen Team aus Forschern der McGill University im kanadischen Montreal und des Wiener Zentrums für Molekulare Medizin (CeMM) der ÖAW enträtselt. Die Experten konnten bis ins Detail aufdecken, wie Zellen eingedrungene Viren mit Spezialproteinen, IFITs, bekämpfen. Ein detaillierter Untersuchungsbericht wurde dieser Tage vom Fachjournal Nature veröffentlicht.

Ständiger Patrouillendienst

Im Normalzustand wird das Zellinnere von verschiedenen Eiweißmolekülen wie zum Beispiel RIG-I und AIM-2 überwacht. Sie patrouillieren ständig umher und halten dabei Ausschau nach Fremdmaterial, erklärt der CeMM-Molekularbiologe Giulio Superti-Furga, Koautor der neuen Studie, im Gespräch mit dem Standard. Das Ziel der Wächter ist vor allem das Aufspüren von viralem Erbgut, das von den Erregern stammt und deren Vermehrung in Gang setzt. Wenn solche DNA- oder RNA-Moleküle erkannt werden, lösen RIG-I und Co Alarm aus. Über biochemische Signalketten wird die Freisetzung von Interferonen und anderen Cytokinen angekurbelt. Diese wiederum aktivieren unter anderem die Produktion von IFITs, sagt Superti-Furga. "Die Kavallerie greift an!"

IFITs werden im Infektionsfall besonders schnell in besonders großen Mengen generiert - etwa zwei Millionen Moleküle pro Zelle. Ihre Aufgabe ist es offenbar, möglichst viel virale RNA einzufangen. Wie dies den IFITs gelingt, ohne gleichzeitig zelleigene RNA zu binden und so die lebenswichtige Proteinsynthese lahmzulegen, konnten die Forscher jetzt klären. Mittels Kristallografie analysierten sie die komplexe dreidimensionale Struktur von IFIT1- und IFIT5-Molekülen. Beide Typen sind in ihrer Form eher kompakt gebaut, weisen aber eine seltsame Einbuchtung, eine Art Tasche auf. Genau dort findet die entscheidende Interaktion statt.

Die Innenwände der Tasche bestehen aus ganz bestimmten Aminosäure-Teilen, die gemeinsam für eine positiv geladene Oberfläche sorgen. Der Clou dahinter: Einzelsträngige, virale RNA weist am Ende ihrer Basenketten ein negativ geladenes, dreiteiliges Phosphat-Fragment (Triphosphat) auf. Menschliche RNA-Moleküle haben ein solches nicht. Dementsprechend werden Letztere auch nicht von den IFITs erfasst. Die Erreger-RNA dagegen wird elektrostatisch angezogen und passt dann wie ein Schlüssel ins Schloss. Anscheinend verändern die IFIT-Moleküle dabei sogar leicht ihre räumliche Struktur und greifen fester zu. Das Viren-Erbgut sitzt buchstäblich in der Zange.

Evolutionäre Meisterleistung

Die untersuchten IFITs zeichnen sich gleichwohl noch durch eine weitere erstaunliche Eigenschaft aus. Ihre Taschen sind zwar eng, aber geräumig genug, um sämtliche RNA-Bausteine aufnehmen zu können. Es ist also egal, aus welchen Basen der Kettenanfang besteht, solange das virale Erkennungsmerkmal vorhanden ist. Dadurch können die Proteine RNA sämtlicher Virenarten angreifen und binden.

Die Konstruktion der IFIT5- und IFIT1-Taschen sind "besser, als es sich jeder Ingenieur hätte ausdenken können", erklärt Giulio Superti-Furga begeistert. Höchste Zielgenauigkeit bei gleichzeitig maximaler Einsatzflexibilität. Eine Meisterleistung der Evolution. (Kurt de Swaaf/DER STANDARD, 16. 1. 2013)

 

  • Raffinierter Bauplan des Immunsystems: Im Infektionsfall werden 
schädliche Viren von Spezialproteinen bekämpft, die das Virenerbgut 
buchstäblich in die Zange nehmen.
    foto: bhushan nagar, mcgill university

    Raffinierter Bauplan des Immunsystems: Im Infektionsfall werden schädliche Viren von Spezialproteinen bekämpft, die das Virenerbgut buchstäblich in die Zange nehmen.

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