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Körperabwehr: Immunzellen legen tödliche Bakterienfallen aus

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Neutrophile Granulozyten sind der häufigste Typ weißer Blutkörperchen, aber sie leben nur etwa sechs Stunden. Bei ihrem Ableben setzen sie als neutrophil extracellular trap (NET) bezeichnete Netze aus DNA frei, die mit Bakterien tötenden Proteinen gespickt sind und krank machende Keime vernichten. Wissenschaftler um Arturo Zychlinski vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben jetzt entschlüsselt, wie das eigentlich fest im Zellkern verschnürte Erbgut zur weit aufgespannten Mikrobenfalle wird.

Klebsiella im NetzLaden...
Im Netz des Grauens | Dieses elektronenmikroskopische Bild einer Mäuselunge zeigt ein Klebsiella-Bakterium, das sich in einem von neutrophilen Granulozyten ausgeworfenen Fangnetz verheddert hat.
Damit sich dieses Fangnetz aus Erbgut bilden kann, müssen sich die Immunzellen für das Wohl des Organismus opfern, denn der Abwehrmechanismus entsteht durch eine spezielle Variante des kontrollierten Zelltods, bei der sich der Granulozyt quasi von innen heraus selbst auflöst. Dabei zersetzt sich zuerst die Hülle des Zellkerns, und das ursprünglich dicht gepackte Erbgut faltet sich zu einem lockeren Netz auseinander, das antibakterielle Proteine aus dem Zellplasma und den Granula bindet, bevor die Zelle ganz zerfällt und die Mikrobenfalle freisetzt.

Urheber der Reaktion sind eben die Granula, die der Zelle ihren Namen geben. Sie bilden auch einige der Bakterien tötenden Moleküle, die im letzten Schritt vor der Freisetzung ans Netz binden. Wie die Forscher herausfanden, setzen diese Organellen jedoch schon zu Beginn des Vorgangs die beiden Enzyme Neutrophil-Elastase (NE) und Myeloperoxidase (MPO) frei, die das Netz erst entstehen lassen. Im ersten Schritt greift NE die Histone an, Proteinkomplexe, die sich im Zellkern an DNA anlagern und sie in ihre eng gepackte Form aufwickeln.

Sind sie erst einmal zerstört, fällt der dichte Chromatinkomplex auseinander. Doch noch ist die DNA nicht in ihrer völlig entfalteten Form; dafür sorgt anschließend die MPO – auf bislang unbekannte Weise. Das Ergebnis ihrer Aktivität ist ein weit aufgespanntes Netz, das einer Vielzahl Schadorganismen vom Bakterium bis zum Schimmelpilz zum Verhängnis wird. (lf)

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  • Quellen
Zychlinsky, A. et al.: Neutrophil elastase and myeloperoxidase regulate the formation of neutrophil extracellular traps. In: Journal of Cell Biology 10.1083/jcb.201006052, 2010.

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