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Erkennungsmolekül des HI-Virus in Immunzellen identifiziert

Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben gemeinsam mit Kollegen aus Kalifornien und New York einen Rezeptor identifiziert, der es Zellen des Immunsystems ermöglicht, das HI-Virus zu erkennen und eine Immun­antwort auszulösen. Gelingt es, über die Entwicklung geeigneter Impfstoffe diesen Mechanismus zu verstärken, könnten die Erkenntnisse der Forscher möglicherweise genutzt werden, eine wirksame körpereigene Abwehr gegen das HI-Virus zu erzeugen. Über die Forschungsergebnisse berichtet Cell in seiner Online-Ausgabe vom 04.06.2015.

07 / 2015

Zwei HI-Viren außerhalb der Zelle (grün). Zwei HI-Viren außerhalb der Zelle (grün).Zwei HI-Viren außerhalb der Zelle (grün). Quelle: PEI

Bestimmte Immunzellen des Körpers, sogenannte dendritische Zellen, sind grund­sätzlich in der Lage, HIV-1 als Eindringling zu erkennen. HIV-1, meist nur als HIV bezeichnet, ist der Verursacher der erworbenen Immunschwäche-Krankheit AIDS (Acquired immunodeficiency syndrome). Bislang war allerdings unklar, wie die Zellen das Virus als "fremd" erkennen können. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts um Dr. Renate König, Leiterin der Forschungs­gruppe "Zelluläre Aspekte von Pathogen-Wirt-Interaktionen" haben gemeinsam mit Kollegen vom Sanford Burnham Medical Research Institute, La Jolla, Kalifornien, der University of Michigan und der Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, entdeckt, dass dem Eiweiß Polyglutamin-Bindungsprotein 1 (PQBP1) hierbei eine wichtige Rolle zukommt. Sie haben nach­gewiesen, dass dieses Protein ganz spezifisch retrovirale DNA erkennt und bindet. Zwar liegt die Erbinformation von Retroviren, zu denen das HIV gehört, normalerweise als RNA vor. Bevor sie ins Genom der Wirtszelle integriert werden kann, muss sie jedoch zunächst in DNA umgeschrieben werden. PQBP1 erkennt diese DNA, bindet an sie und zudem noch an ein weiteres Protein, die sogenannte zyklische GMP-AMP-Synthase (cGAS). Erst durch diese Verbindung kann cGAS eine Signalkette anschalten, die das angeborene Immunsystem und im weiteren Verlauf das spezifische Immunsystem aktiviert. "Wir haben mit PQBP1 einen wichtigen Rezeptor identifiziert, der die Wahr­nehmung des HIV-1 durch die Zelle und das Immunsystem vermittelt", beschreibt König die Forschungsergebnisse. Bisher hatte man angenommen, dass cGAS alleine in der Lage ist, Fremd-DNA zu erkennen. Die Forscher konnten nun einen zusätzlichen wichtigen Baustein dieses Mechanismus identifizieren.

Ohne PQBP1 können die dendritischen Zellen das HI-Virus nicht erkennen. Dies zeigten König und Kollegen anhand von Blutproben von Patienten, die unter dem sehr seltenen Renpenning-Syndrom leiden. Bei Patienten mit dieser neurodegenerativen Erkrankung ist das Gen für PQBP1 mutiert und das Protein daher nicht funktional. Bei den Immun­zellen dieser Patienten konnte die retrovirale DNA nicht an das Protein binden, sodass auch die Weiterleitung über cGAS ausblieb.

Dendritische Zellen verfügen grundsätzlich über den hier beschriebenen Mechanismus, der es ermöglicht, nach Kontakt mit retroviraler DNA eine Immunabwehrreaktion anzuschalten. Der identifizierte Mechanismus bietet daher einen potenziellen Ansatz­punkt für eine Therapie: "Ein Anschalten dieses Mechanismus durch ein Adjuvans könnte möglicherweise die Immunantwort gegen HIV im Körper verbessern und damit im Rahmen einer Immuntherapie eingesetzt werden", erläutert König einen möglichen Nutzen aus den Befunden.

Originalpublikation

Yoh SM, Schneider M, Seifried J, Soonthomvacharin S, Akleh RE, Olivieri KC, De Jesus PD, Ruan de Castro CE, Ruiz PA, Germanaud D, des Portes V, García-Sastre A, König R, Chanda SK (2015): PQBP1 is a Proximal Sensor of HIV-1 DNA and Initiates cGAS-dependent Innate Immune Signaling.
Cell 161: 1293-1305.
Online-Abstract

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