Andreas Pichlmair ist Professor für Immunpathologie von Virusinfektionen am Institut für Virologie der TUM.
Andreas Pichlmair ist Professor für Immunpathologie von Virusinfektionen am Institut für Virologie der TUM.
Bild: Astrid Eckert / TUM
  • Forschung
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Der zelluläre Sensor NLRP1 erkennt Viren als fremd und löst Entzündungsreaktion ausDamit Viren nicht unter die Haut gehen

Die Entscheidung zwischen „fremd“ und „selbst“ ist für den Körper überlebenswichtig. Nur so können Pathogene und Fremdstoffe erkannt und Infektionen bekämpft werden. Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM), der Ludwig-Maximilians Universität München (LMU) und des Max Planck Instituts für Biochemie (MPIB) hat untersucht, wie Hautzellen Viren als fremd erkennen – und Entzündungen in Gang setzen: Hierbei spielt der zelluläre Sensor NLRP1 eine Rolle.

Die erste Verteidigungslinie, die den Körper vor Angriffen schützt, ist das angeborene Immunsystem, das innerhalb von Minuten Entzündungsreaktionen in Gang setzt. Eine zentrale Rolle spielen dabei sogenannte Inflammasom-Sensoren, die entzündliche Reaktionen bis hin zum Zelltod aktivieren. Ein Team von Wissenschaftlern der TUM, der LMU und des MPIB konnte nun für einen dieser Schlüsselsensoren erstmals nachweisen, dass er eine bestimmte Form viraler RNA direkt erkennt und in der Haut vermutlich eine wichtige Barriere für potenzielle Infektionen darstellt.

Eine Barriere in der Haut gegen Eindringlinge

Das NRLP1-Inflammasom gehört zu den ersten Inflammasom-Sensoren, die entdeckt und charakterisiert wurden – trotzdem war bis heute nicht bekannt, ob NLRP1 wirklich fremde Moleküle erkennt. NLRP1 ist vor allem in Zellen der oberen Hautschichten aktiv, die eine wichtige Barriere gegen eindringende Pathogene sind. Die Forscher testeten die Reaktion dieser Zellen auf Viren mit unterschiedlichen Replikationsstrategien. Dabei identifizierten sie tatsächlich ein Virus, das NLRP1 stark aktivierte: Das Semliki Forest-Virus (SFV). Auch andere Zellen barrierebildender Gewebe, etwa Bronchialepithelzellen, reagierten auf dieses Virus mit einer Aktivierung von NLRP1 – dies schien also ein generelles Phänomen zu sein. 

Sensor bindet an die Virus-RNA

Das Semliki Forest-Virus kommt vor allem bei Nagetieren vor und ist ein wichtiges Modellvirus für die Forschung. Während der Vermehrung der meisten Viren, so auch Semliki Forest Virus, wird ein RNA Doppelstrang gebildet. Dies macht sich der Sensor zunutze und bindet gezielt an die Doppelstrang-Struktur, wie die Wissenschaftler mithilfe biochemischer Untersuchungen nachwiesen. „Diese Art Sensoren sind schwer zu untersuchen, weil sie zum Aggregieren neigen“, sagt Stefan Bauernfried, Erstautor der Studie. „Trotzdem konnten wir einen Teil von NLRP1 aufreinigen und zusätzlich zeigen, dass er Energie verbraucht, wenn er gemeinsam mit Doppelstrang-RNA inkubiert wird. Dies ist ein weiterer Hinweis, dass er wirklich aktiviert wird.“

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass NLRP1 ein Schlüsselfaktor für die Erkennung von Virusinfektionen in barrierebildenden Geweben wie der Haut ist“, sagt Andreas Pichlmair, Professor für Immunpathologie von Virusinfektionen am Institut für Virologie der TUM. „Möglicherweise ist NLRP1 besonders für noch nicht an den potenziellen Wirt adaptierte Viren wichtig. Inwieweit er für die Erkennung weiterer humanpathogener Viren notwendig ist, müssen wir noch untersuchen.“ Letztautor Prof. Veit Hornung von der LMU ergänzt: „Letztlich ist es nicht es nicht unwahrscheinlich, dass erfolgreiche Viren diesen Mechanismus aktiv unterdrücken können.“ Dies will das Forschungsteam in kommenden Studien genauer beleuchten.

Publikationen:

Stefan Bauernfried, Matthias J. Scherr, Andreas Pichlmair, Karl E. Duderstadt and Veit Hornung: Human NLRP1 is a sensor for double-stranded RNA. In: Science, 26 November 2020. DOI: 10.1126/science.abd0811

Technische Universität München

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Kontakte zum Artikel:

Prof. Dr. Andreas Pichlmair
Technische Universität München
Professur für Immunpathologie von Virusinfektionen
Tel.: +49-89-4140-9270 
andreas.pichlmair(at)tum.de

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