Den bei Virusattacken in Zellen angeworfenen Abwehrmechanismus der RNA-Interferenz (RNAi) nutzen Insekten auch körperweit als Waffe des allgemeinen Immunsystems. Die Reaktion, die ebenso in vom Virus noch nicht angegriffenen Bereichen des Körpers einsetzt, überraschte Forscher der University of California in San Francisco, als sie in einem Versuch Taufliegen mit Sindbis-Viren infizierten.
RNA-Interferenz: Arbeitsteilung verschiedener Enzyme | Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin des Jahres 2006 ging an die Amerikaner Andrew Fire und Craig Mello – sie hatten den wichtigen zellregulatorischen Prozess der RNA-Interferenz und die beteiligten biochemischen Mechanismen auseinandergedröselt. Bei der RNAi zerhäckselt die Endonuclease "dicer" zunächst doppelsträngige RNA in kleinere Stücke (siRNA). Der sequenzhomologe antisense-Abschnitt dieser kurzen RNA-Schnipsel wird dann vom "RISC-Komplex" aufgenommen und mit dem Ziel-Boten-RNA-Strang verpaart. Daraufhin schneidet RISC die Boten-RNA ab, sie wird anschließend abgebaut.
Das Team um Raul Andino war zunächst davon ausgegangen, dass nur einzelne viral attackierte Zellen lokal RNAi betreiben. Dabei reagiert die Zelle auf die Anwesenheit von doppelsträngiger (ds) RNA, die häufig Teile des Erbguts von Viren darstellen. Verschiedene Enzyme erkennen dabei sequenzspezifisch diese RNA-Fragmente, bauen sie ab und verhindern so die Übernahme der Zelle durch das Virus. Die Forscher zeigten nun aber, dass nach einer Infektion einzelner Zellen mit viraler dsRNA bald auch in weit entfernten Geweben typische, gegen die Virussequenzen gerichtete RNA-Fragmente nachweisbar waren, obwohl Viren selbst dort fehlten.
Offenbar alarmieren die attackierten Zellen die benachbarten Gewebe des Körpers und informieren sie dabei über die spezifischen RNA-Sequenzen des Eindringlings, so die Wissenschaftler. Dies geschehe vielleicht, indem dsRNA-Fragmente aus attackierten Zellen ausgeschleust und im Körper verteilt werden. Die Fragmente würden dann über einen spezifischen dsRNA-Importmechanismus in gesunde Zellen aufgenommen, wo sie dann den Abwehrmechanismus hochregulieren. Insgesamt werde so die Ausbreitung eines Virus verhindert.
Fliegen, in denen der dsRNA-Importweg defekt war, litten nach Testinfektionen tatsächlich deutlich stärker unter Viren und starben viel häufiger, zeigten Andino und Kollegen. Das Immunsystem von Insekten ähnele in dieser Hinsicht dem der Wirbeltiere, schlussfolgern die Forscher: Hier wie dort würden spezifische Immunträger nach einer Infektion den Körper alarmieren. Bei Insekten übernähmen dabei offenbar RNA-Fragmente die Rolle der auf einen akut bedrohlichen Erreger maßgeschneiderten Eiweißantikörper von Maus und Mensch. (jo)
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Lexika
Saleh, M.-C., et al.: Antiviral immunity in Drosophila requires systemic RNA interference spread. In: Nature 10.1038/nature07712, 2009.
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