Mitochondrien übertragen Signale ans Immunsystem

Mitochondrien sind dafür bekannt, unsere Zellen mit Energie zu versorgen. Diese „zellulären Kraftwerke“ scheinen eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung im angeborenen Immunsystem zu spielen: Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Zellorganellen den NF-κB-Signalweg regulieren. Es hilft bei der Bekämpfung von Krankheitserregern, verursacht Entzündungen und ist an verschiedenen Prozessen im zentralen Nervensystem beteiligt.

Mitochondrien gelten als Kraftwerke der Zellen, da sie für die Zellatmung in unserem Körper zuständig sind. Neuere Studien zeigen jedoch, dass ihre Funktion über die Bereitstellung von Energie hinausgeht: Sie sind an der Regulation des programmierten Zelltods beteiligt und können über verschiedene Signalwege andere Zellbestandteile über ihren Zustand informieren. Darüber hinaus gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass sie Prozesse des Immunsystems beeinflussen.

Effektive Regulierung

„Bisher sind die Mechanismen, mit denen Mitochondrien die Signalweiterleitung beeinflussen, jedoch noch nicht ausreichend verstanden“, berichtet das Team um Zhixiao Wu von der Ruhr-Universität Bochum. Um die Rolle der Mitochondrien in unserem Immunsystem besser zu verstehen, verwendeten die Forscher Zelllinien von Menschen und Mäusen, um zu analysieren, wie Mitochondrien und verwandte Proteine ​​wichtige Signalwege beeinflussen. Sie fanden heraus, dass Zellkraftwerke an der Regulierung des NF-κB-Signalwegs beteiligt sind. NF-κB ist ein Transkriptionsfaktor, der die Expression vieler verschiedener Gene in unserem Körper reguliert. Im Zentralnervensystem ist es unter anderem an der synaptischen Plastizität beteiligt. Dieser Signalweg ist ein wichtiger Bestandteil unseres angeborenen Immunsystems.

Auch Lesen :  Drop in Sicht? Aktuelle Konsolen-Lage Anfang November

„Je nach Stimulus und Zelltyp produziert NF-κB mehr Proteine, die Zellen vor dem Zelltod schützen und dabei helfen, Bakterien und Viren abzutöten“, erklärt Wus Kollegin Constanze Winklehofer. Ist es jedoch über einen längeren Zeitraum aktiviert, kann der schützende Signalweg chronische Entzündungen hervorrufen. „Eine effektive Regulierung dieser Signalprozesse zur Vermeidung pathologischer Prozesse, die durch eine ineffiziente oder übermäßige Aktivierung von NF-κB verursacht werden, ist daher von großem medizinischem Interesse“, sagt Winklehofer.

Ein Handy mit großer Oberfläche

Der NF-κB-Signalweg wird unter anderem durch den Signalstoff TNF aktiviert. Wu und sein Team fügten Zellkulturen diesen Signalstoff hinzu und isolierten Minuten später die Mitochondrien. Sie fanden heraus, dass die Behandlung zur Bildung eines Signalkomplexes führte, der für die Aktivierung von NF-κB auf der Mitochondrienmembran wichtig ist. Diese wird unter anderem durch das mitochondriale Protein PINK1 stabilisiert. „Weil Mitochondrien eine größere Oberfläche haben, verstärkt dies das Signal“, erklärt Winklehofer. „Darüber hinaus haben Mitochondrien eine weitere Eigenschaft, die sie zu Signaltransduktionsorganellen prädisponiert: Sie sind mobil und können an zelluläre Motorproteine ​​binden.“

Auch Lesen :  Es bebt auf dem Mars: Heißes Gestein verursacht Erschütterungen

Tatsächlich fand das Forscherteam in weiteren Experimenten heraus, dass die Kontaktfläche zwischen Mitochondrien und dem Zellkern in Zellen mit aktiviertem NF-κB-Signalweg vergrößert ist. Mitochondrien bringen den aktivierten Transkriptionsfaktor NF-κB näher an den Zellkern, wodurch dieser leichter an seinen Wirkort auf der DNA gelangen kann. Die Forschung legt nahe, dass Mitochondrien nicht nur dafür verantwortlich sind, dieses Signal zu verstärken, sondern es auch herunterzuregulieren: Wu und sein Team haben ein Enzym auf der mitochondrialen Oberfläche identifiziert, das bestimmte Proteinveränderungen umkehrt, die für die Aktivierung erforderlich sind. und damit schießt die präventive Reaktion über sie hinaus.

Auch Lesen :  Deutschland bei Patenten von Frauen bei den Schlusslichtern | Freie Presse

Wechselwirkungen zwischen dem Nervensystem und dem Immunsystem

Die Beteiligung des mitochondrialen Proteins PINK1 ist mit neurologischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit verbunden, erklärte das Team. Durch seine stabilisierende Funktion verhindert es in der Regel die Einleitung eines kontrollierten Zelltods. Aber bei Parkinson ist das entsprechende Gen mutiert, also funktioniert PINK1 nicht. „Unsere Daten erklären, dass der Verlust der PINK1-Funktion unter Stressbedingungen zum Absterben von Nervenzellen führt“, sagt Winklehofer. „Der Befund, dass Parkinson-Patienten mit Mutationen im PINK1-Gen anfälliger für verschiedene Infektionen sind, die durch intrazelluläre Krankheitserreger verursacht werden, ist frappierend. Unsere Erkenntnisse tragen daher dazu bei, den Zusammenhang zwischen Nervensystem und Immunsystem besser zu verstehen.”

Quelle: Zhixiao Wu (Ruhr-Universität Bochum) et al., EMBO Journal, im Druck, doi: 10.1101/2022.05.27.493704

Source

Leave a Reply

Your email address will not be published.

In Verbindung stehende Artikel

Back to top button