Unser Immunsystem schützt uns hervorragend vor den Keimen, die uns jeden Tag umgeben - aber jede Maschine hat ihre Knicke.
Ein Gen, das den Körper vor Autoimmunerkrankungen schützt (bei denen der Körper sich selbst angreift), hilft auch dabei, Viren heimlich einzuleiten, indem es sie nicht nachweisbar macht. Wie die Geschichte endet, hängt jedoch davon ab, wie viel Virus eindringt. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die gestern (29. November) in der Zeitschrift PLOS Biology veröffentlicht wurde.
Dieses Gen, Adenosindeaminase genannt, die auf RNA 1 oder ADAR1 wirkt, schützt den Körper vor großen Mengen des Virus, lädt ihn jedoch ein, wenn nur eine kleine Anzahl von Viren an die Tür klopft, fanden die Wissenschaftler heraus.
ADAR1 und das Protein, für das es kodiert, schützen den Körper vor Angriffen, indem sie doppelsträngige RNA, einen genetischen Verwandten der DNA, finden und in Einzelstränge zerlegen. RNA kann sowohl in Einzel- als auch in Doppelstrangform vorliegen und spielt im Körper mehrere Rollen.
Es ist unklar, warum doppelsträngige RNA das Immunsystem überhaupt aktiviert, aber es könnte auf die Ursprünge eines sehr frühen Lebens auf dem Planeten zurückgehen, sagte der leitende Autor Roberto Cattaneo, Professor für Biochemie und Molekularbiologie an der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota.
Eine Theorie besagt, dass primitive Zellen nur RNA als genetisches Material enthielten. Schließlich begannen die Zellen jedoch, DNA zu verwenden, während Viren vorwiegend begannen, genetische Informationen in RNA zu codieren. (Nicht alle Viren speichern ihre genetischen Informationen in RNA, einige speichern sie in DNA.) "Zellen begannen, ein angeborenes Immunsystem aufzubauen, um sich zu verteidigen und doppelsträngige RNA als Eindringling zu erkennen", sagte Cattaneo gegenüber Live Science.
Wenn das ADAR1-Gen defekt ist, kann es keine vom Körper produzierte doppelsträngige RNA in einzelsträngige RNA umwandeln. Die unberührten Doppelstränge aktivieren dann das Immunsystem und können zu einer Autoimmunerkrankung führen, die Säuglinge betrifft, die als Aicardi-Goutiéres-Syndrom bezeichnet werden. Diese schwere Störung verursacht laut dem National Institute of Health Probleme im Gehirn, im Immunsystem und in der Haut. Aber "Patienten, die einen Defekt in diesem Protein haben ... bekämpfen Viren tatsächlich ziemlich gut", sagte Cattaneo.
Das Team verwendete das leistungsstarke Gen-Editing-Tool CRISPR-CAS9, um ADAR1 in menschlichen Zellen im Labor zu löschen, während andere Zellen intakt blieben. Sie infizierten dann Zellen entweder mit dem funktionierenden Gen oder dem deletierten Gen mit unterschiedlichen Mengen eines Masernvirus. (Das Masernvirus speichert seine genetische Information in RNA anstelle von DNA. Und obwohl das Virus normalerweise einzelsträngige RNA produziert, kann es Fehler machen und auch einige doppelsträngige Kopien bilden.) Das Team infizierte die Zellen auch mit mutierten Masern Virus, das mehr doppelsträngige RNA trug und beobachtete, was passierte.
Sie fanden in den Zellen ohne ADAR1, dass sogar eine kleine Menge doppelsträngiger viraler RNA das Immunsystem aktivierte. Zellen mit einem funktionierenden ADAR1 bearbeiteten die doppelsträngige RNA wie erwartet. In diesen Zellen fanden sie heraus, dass der Schwellenwert für die Aktivierung der Alarmglocken des Immunsystems bei etwa 1.000 Ausschnitten doppelsträngiger viraler RNA liegt. Mehr als das und das Immunsystem bemerkt das Virus.
Hachung Chung, ein Postdoktorand an der Rockefeller University in New York City, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, es sei wichtig, jetzt die Mechanismen herauszufinden, die verschiedene Formen des ADAR1-Gens zur Transformation viraler doppelsträngiger DNA verwenden.
Masern sind nicht das einzige Virus, das das Immunsystem entführen kann, und Cattaneo hofft, die Aktivierungsschwellen für andere Viren wie das Gelbfiebervirus und das Chikungunya-Virus (die beide von Mücken übertragen werden) bestimmen zu können. Eine Änderung des Schwellenwerts könnte möglicherweise zu antiviralen Behandlungsoptionen führen, sagte Cattaneo.
