Viren helfen dem Immunsystem

16.01.2015

Antikörper werden vom Immunsystem benötigt, um fremde Moleküle und damit ihre Träger, Viren und Bakterien, abzufangen. Es wäre seltsam zu erwarten, dass Krankheitserreger selbst Immunzellen dabei helfen, Waffen gegen sie herzustellen. Aber für die Natur ist nichts unmöglich – Forscher des University of Texas Southwestern Medical Center unter der Leitung von Nobelpreisträger Bruce Beutler haben herausgefunden, wie endogene Retroviren B-Zellen bei der Synthese von Antikörpern helfen.

Das Genom von Retroviren wird durch RNA dargestellt, und wenn das Virus in die Zelle eindringt, synthetisiert es zuerst DNA auf der RNA-Matrize unter Verwendung des Reverse-Transkriptase-Enzyms. Diese virale DNA wird in das zelluläre Genom integriert, woraufhin darauf eine Masse viraler RNA-Moleküle synthetisiert wird, die wiederum als Matrize für die Produktion viraler Proteine ​​dienen. Alles endet damit, dass die RNA in virale Partikel verpackt wird, die herauskommen.

Es kommt jedoch vor, dass die Zelle die Synthese viraler RNA unterdrückt, so dass das Virus, nachdem es in die DNA des Wirts integriert wurde, die Fähigkeit zur Vermehrung verliert. Sein Genom wird zu einer Art Fracht, die von der Elternzelle auf die Tochterzelle übergeht. Und analysiert man zum Beispiel das Genom von Säugetieren, findet man viele retrovirale Sequenzen, die meist inaktiv sind – nachdem den Zellen verboten wurde, darauf RNA zu synthetisieren, mutieren sie auch viele Male, sodass sie am Ende vollständig werden sichere und inaktive genetische Trümmer.

B-Zellen scheinen jedoch in der Lage zu sein, aus viraler Junk-DNA Kapital zu schlagen. Der Nutzen wird mit sogenannten TI-2-Antigenen in Verbindung gebracht. Ein Antigen ist jedes Molekül, das beim Immunsystem Verdacht erregt und es zwingt, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Dies kann ein fremdes Protein oder die Lipopolysaccharidhülle einer Bakterienzelle oder eines viralen Partikels sein. Aber das Immunsystem "sieht" verschiedene Antigene unterschiedlich. Handelt es sich um ein Protein, erfordert die Produktion von Antikörpern dagegen die Hilfe spezieller T-Helferzellen: Sie nehmen ein zweifelhaftes Protein und zeigen es buchstäblich B-Zellen, die die Synthese von Antikörpern gegen das ihnen gezeigte Molekül auslösen.

Antigene von TI-Varietäten, einschließlich TI-2, die große Polysaccharidfragmente mit sich wiederholenden Regionen in der Molekülstruktur sind, können jedoch von B-Zellen selbst ohne Zwischenhändler wahrgenommen werden. Es ist bekannt, dass TI-2 an vielen Stellen mit B-Zell-Rezeptoren interagiert, aber was dann passiert, wie die Synthese von Immunglobulinen ausgelöst wird, ist noch nicht verstanden.

Die Forschung von Beutler und Kollegen begann mit der Suche nach Mutationen in Mäusen, deren Immunsystem TI-2-Antigene nicht erkannte. Es stellte sich heraus, dass bei solchen Tieren die Signalwege, die auf fremde RNA und DNA im Zytoplasma reagieren, geschädigt waren. Aber warum brauchen B-Zellen RNA- und DNA-Signale, um Antikörper herzustellen? In einem Artikel in Science schreiben die Autoren, dass TI-2-Antigene die RNA-Synthese an allen retroviralen Sequenzen aktivierten, die im zellulären Genom schlummerten. In der Zelle erschien viel virale RNA, auf der DNA synthetisiert wurde. Die Synthese viraler Nukleinsäuren und die Synthese von Antikörpern standen in direktem Zusammenhang. Wenn das Enzym Reverse Transkriptase (das DNA auf einer RNA-Matrize herstellt) in B-Zellen ausgeschaltet wurde, sank die Synthese von Immunglobulinen dramatisch. Aber selbst dann gab es noch einen freien Aktivierungsweg: Ein mitochondriales antivirales Protein wurde ausgelöst, das von RNA erkannt wurde und ein Signal für die Synthese von Antikörpern gab. Das heißt, selbst ohne retrovirale DNA könnte die Zelle auf das antigene Signal reagieren.

Die Experimente wurden am Immunsystem von Mäusen durchgeführt, und wenn sich die Ergebnisse beim Menschen bestätigen, wird dies große Auswirkungen auf die Medizin haben. Schließlich wird beispielsweise bei einer Anti-HIV-Therapie die Reverse Transkriptase des Immunschwächevirus unterdrückt – dann wird aber auch die Reverse Transkriptase von B-Zellen ausgeschaltet, was, wie wir sehen, sehr wichtig für die Reaktion auf eine Infektion ist. Es ist möglich, dass die Unterstützung bei der Synthese von Antikörpern nicht die einzige Funktion von endogenen Retroviren ist, die in der DNA schlummern, und weitere Forschung kann andere Wege aufzeigen, auf denen unsere Zellen und tierischen Zellen gelernt haben, ehemalige Parasiten zu ihrem Vorteil zu nutzen.

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