Immunologie

Die Rolle von Nukleolusgröße und Fibrillarinmenge beim Infektionsschutz

Kölner Forscher zeigen die Bedeutung einer Verringerung von Nukleolusgröße und Fibrillarinmenge für die Immunantwort bei bakteriellen Infektionen auf.

Alle Zellen im Körper haben die grundlegende Fähigkeit sich vor Infektionen zu schützen. Wie dieses als angeborene Immunantwort bezeichnete Phänomen genau funktioniert, ist allerdings noch nicht gut verstanden. Kürzlich fanden Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns und der Universität zu Köln heraus, dass die Größe des Nukleolus eine wichtige Rolle beim Schutz der Zellen vor Infektionen spielt.

Der Nukleolus (in grün) von Makrophagenzellen schrumpft bei einer bakteriellen Infektion (links: nicht infizierter Makrophage, rechts: bakteriell infizierter Makrophage). © Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

Der Nukleolus ist eine kleine Organelle im Zellkern, der physiologische Prozesse wie Wachstum und Stressreaktionen reguliert. Kölner Wissenschaftler entdeckten nun, dass bei einer bakteriellen Infektion der Nukleolus schrumpft, und diese bemerkenswerte sichtbare Veränderung als Teil der Wirtsantwort auftritt. Aber wie trägt die Verkleinerung des Nukleolus zu der Bekämpfung einer Infektion bei?

Prof. Adam Antebi vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln stellt fest, dass "der Nukleolus ein in der Evolution hochkonserviertes Protein namens Fibrillarin enthält, dessen Anteil ebenso während der Infektion abnimmt. Wenn wir Fibrillarin im Nukleolus reduzieren, reicht das alleine aus, um einen Infektionsschutz gegen Bakterien zu erzeugen." Andererseits konnten Antebi und seine Kollegen zeigen, dass Aktivitäten, die den Nukleolus erweitern und die Menge an Fibrillarin erhöhen, die Zellen empfindlicher gegen Infektionen machen. In Zusammenarbeit mit dem Labor von Dr. Robinson an der Universität zu Köln haben sie zudem gezeigt, dass dies für Zellen von kleinen Rundwürmern bis hin zu Säugetieren einschließlich menschlicher Zellen gilt.

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Die Wissenschaftler glauben, dass die Verringerung von Nukleolus und Fibrillarin und die damit verbundene Abwehrreaktion bei bakteriellen Infektionen mit ihrer Funktion in der Produktion von Ribosomen zusammenhängen könnte. Ribosomen sind Miniaturfabriken, die die Proteine der Zelle herstellen. Wenn die Ribosomenaktivität abnimmt, erhält die Zelle mehr Kapazität um die Bekämpfung von Bakterien und die Abschwächung von Entzündungen voran zu treiben.

Auswirkung auf die Lebensdauer?
Interessanterweise hat das Labor von Prof. Antebi zuvor festgestellt, dass eine Größenreduktion des Nukleolus und die Reduktion von Fibrillarinmolekülen auch mit einer längeren Lebensdauer bei verschiedenen Arten verbunden ist. Prof. Antebi spekuliert daher, dass eine möglicherweise reduzierte Nukleolusgröße das Leben durch die ausgewogene Kontrolle der angeborenen Immunantwort verlängern kann. Die aktuellen Ergebnisse weisen neue Wege, um die natürliche Abwehrreaktion der Zellen zu stimulieren und die Gesundheit zu fördern.

Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit CECAD (Cologne excellence cluster on cellular stress responses in aging-associated disease) durchgeführt.

Publikation:
Varnesh Tiku, Chun Kew, Parul Mehrotra, Raja Ganesan, Nirmal Robinson, Adam Antebi: Nucleolar fibrillarin is an evolutionarily conserved regulator of bacterial pathogen resistance. Nature Communications, 2018.

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