Forschern eines im Rahmen des österreichischen Genomforschungsprogramms „Gen-Au“ geförderten Projekts an der JKU Linz ist es gelungen, die Erkennung von Krankheitserregern durch T-Zell-Rezeptoren direkt zu beobachten. Die Ergebnisse wurden im renommierten Wissenschaftsjournal Nature publiziert.
JKU-Forscher: Neue Ergebnisse zur molekularen Erkennung von KrankheitserregernDas Team um Projektleiter Gerhard J. Schütz und den Stanford-Wissenschaftler Mark M. Davis untersuchte einen kritischen Schritt der humanen Immunantwort: Nur wirklich problematische Substanzen sollen angegriffen und beseitigt werden. Läuft diese Erkennung falsch - werden z.B. unproblematische oder körpereigene Substanzen angegriffen - dann kommt es etwa zu allergischen Reaktionen oder Autoimmunerkrankungen. Die Forschung arbeitet an der Lösung des Rätsels, wie T-Zellen diese Unterscheidung zwischen gefährlich und ungefährlich vornehmen.
Im Rahmen einer langjährigen Kollaboration, stellten die Wissenschftler zunächst die Immunerkennung in einem Modellsystem nach. T-Zellen wurden dabei mit dem Imitat einer Zellmembran konfrontiert und ließen sich tatsächlich überlisten: sie reagierten mit der typischen Immunantwort und bildeten einen stabilen Kontakt aus. Im nächsten Schritt markierten die Forscher gezielt bestimmte Proteine - den T-Zell-Rezeptor auf der T-Zelle sowie ein Bruchstück eines Krankheitserregers in der künstlichen Membran. Über hochsensitive Kameras gelang es, die Bindung der beiden Moleküle im Kontaktbereich der T-Zelle mit der künstlichen Membran zu filmen. Die Experimente zeigten dabei eine mehr als zehnfach schnellere Dynamik als bisher vermutet.
<b>Zehn Mal schneller als in-vitro</b>
Auch den Grund der erhöhten Geschwindigkeit konnten die Forschenden ermitteln: offenbar "zupft" die T-Zelle gleichsam ständig am assoziierten Komplex. Ob dies vor sich geht, um die Wahl des Bindungspartners zu überprüfen, wird derzeit untersucht.
In der Vergangenheit wurde die aktive Rolle der T-Zelle von der Forschung wenig berücksichtigt. Viele Wissenschaftsgruppen versuchten wenig erfolgreich eine Korrelation zwischen der Immunantwort und physikalisch-chemischen Parametern der Bindungsstärke zu finden. Die in Nature publizierten, aktuellen Ergebnisse der Forschergemeinschaft belegen jedenfalls, dass die In-vitro-Lebensdauer der Bindung, die zehn Mal langsamer ist als im zellulären Kontaktbereich, nicht ausreicht, um den Prozess von Erregerfindung und -bindung adäquat zu beschreiben.
<small>
Link zur Originalarbeit "TCR-peptide-MHC interactions in situ show accelerated kinetics and increased affinity":
http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7283/full/nature08746.html
</small>
