Bindung mit Folgen

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Winfried Römer und Dr. Elias Hobeika von der Universität Freiburg und dem Universitätsklinikum Ulm hat einen Mechanismus entdeckt, mit dem Bakterien weiße Blutkörperchen aktivieren und damit zugleich das Immunsystem eines Organismus angreifen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science Signaling veröffentlicht.

Die Bakterienart Burkholderia ambifaria gehört zu einer Gruppe von Bakterienstämmen, die Infektionen bei immungeschwächten Wirten verursachen können. Diese Bakterien produzieren so genannte Lektine, das sind Proteine, die sich an Kohlenhydrate binden. Das Lektin BambL ist unter anderem in der Lage, an den B-Zell-Antigenrezeptor (BCR) zu binden. Dieses Protein befindet sich auf der Oberfläche von B-Zellen, die zu den weißen Blutkörperchen gehören. Der Antigenrezeptor besteht aus einer variablen und einer konstanten Region, die zusätzlich mehrere Kohlenhydratreste trägt. Mit seiner variablen Region bindet er spezifisch Antigene, zu denen auch Krankheitserreger gehören. Im Zellinneren dient er als Andockstelle für weitere Moleküle, die Signalprozesse in der Abwehrzelle auslösen. Dadurch werden B-Zellen aktiviert und reifen zu Effektorzellen, den so genannten Plasmazellen, heran, die große Mengen Antikörper gegen Krankheitserreger produzieren.

Die Forscherinnen und Forscher haben herausgefunden, dass sich das Lektin BambL in einer kontrollierten und künstlichen Umgebung an die Kohlenhydratreste des Antigenrezeptors bindet und somit die B-Zellen aktiviert: „Es hat uns überrascht, dass ein bakterielles Lektin den streng regulierten Antigenrezeptor-Signalweg in Gang setzt“, sagt Dr. Isabel Wilhelm, eine Erstautorin der Studie. Eine längere Stimulation mit BambL führte zu einem schnellen Tod der weißen Blutkörperchen. Der Vorgang war nur in Zellen mit intaktem Antigenrezeptor möglich.

Die Injektion des Lektins in Mäuse führte innerhalb von drei Tagen zu einer Immunantwort. Das zeigten erhöhte Mengen an B-Zellen in der Milz und deren Rückgang im Knochenmark. Die Symptome nahmen bei Tieren mit voll funktionsfähigem Immunsystem innerhalb von sieben Tagen ab. „Ein Risiko könnte allerdings für immungeschwächte Patientinnen und Patienten bestehen, wenn sie nicht in der Lage sind, eine wirksame Reaktion auf Krankheitserreger aufzubauen", berichtet Dr. Ella Levit-Zerdoun, eine weitere Erstautorin der Studie.

An den Arbeiten waren Forscherinnen und Forscher aus den Exzellenzclustern im Bereich biologische Signalforschung BIOSS und CIBSS sowie der Spemann Graduiertenschule für Biologie und Medizin der Universität Freiburg, dem Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik und aus dem Universitätsklinikum Ulm beteiligt. Die Entdeckung des Mechanismus eröffnet dem Team die Möglichkeit für weitere Untersuchungen. Dabei sollen die Auswirkungen des Erregers Burkholderia ambifaria auf Menschen, mögliche Präventionsmaßnahmen und Behandlungsmethoden im Vordergrund stehen.

Originalpublikation:

Wilhelm, I., Levit-Zerdoun, E., Jakob, J., Villringer, S., Frensch, M., Übelhart, R., Landi, A., Müller, P., Imberty, A., Thuenauer, R., Claudinon, J., Jumaa, H., Reth, M., Eibel, H., Hobeika, E. & Römer, W. (2019): Carbohydrate-dependent B cell activation by fucose-binding bacterial lectins. In: Science Signaling. DOI: 10.1126/scisignal.aao7194

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