DNA als Waffe der Immunabwehr

Um sich zu verteidigen, haben unsere Immunzellen zwei Mechanismen. Die erste, Phagozytose, tötet Bakterien in der Phagozytenzelle ab. Die Zelle umhüllt den Fremdkörper und vernichtet ihn gezielt mit reaktiven Sauerstoffspezies (Ozon, Wasserstoffperoxid, Bleichmittel), die dank des Enzyms NOX2 erzeugt werden. Wenn der Eindringling jedoch zu groß ist, um aufgenommen zu werden, verwenden die Zellen einen zweiten Abwehrmechanismus, der darin besteht, ihr genetisches Material, dh ihre DNA, auszutreiben. Diese DNA wandelt sich in klebrige und vergiftete Netze um, die als "Neutrophile Extrazelluläre Fallen" (NETs) bezeichnet werden. Diese DNA-Netze fangen dann Bakterien außerhalb der Zelle ein und töten sie ab.

Der Vorfahr unseres angeborenen Immunsystems

In Zusammenarbeit mit Forschern des Baylor College of Medicine in Huston (USA) untersucht das Team von Professor Thierry Soldati vom Department of Biochemistry der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE die soziale Amöbe Dictyostelium discoideum. Diese Mikroorganismen sind Bakterienfresser. Aber wenn das Essen knapp ist, kommen sie zusammen und bilden ein "Minitier" mit mehr als 100.000 Zellen, das als Schnecke bezeichnet wird. Dies wird dann zu einem "Fruchtkörper", der aus einer Masse von Sporen auf einem Stiel besteht. Schlafende Sporen überleben ohne Nahrung, bis der Wind oder andere Elemente sie in neue Gebiete zerstreuen, wo sie keimen und etwas zu essen finden können.

Um die Schnecke zu bilden, opfern sich ungefähr 20% der Zellen, um den Stiel zu erzeugen, und 80% werden zu Sporen. Es verbleibt jedoch ein kleiner Rest von 1%, der seine phagozytischen Funktionen beibehält. "Dieser letzte Prozentsatz setzt sich aus Zellen zusammen, die" Sentinel "-Zellen genannt werden.Sie bilden das ursprüngliche angeborene Immunsystem der Schnecke und spielen bei Tieren die gleiche Rolle wie Immunzellen. Tatsächlich verwenden sie auch Phagozytose- und DNA-Netze, um Bakterien auszurotten, die das Überleben der Schnecke gefährden würden. Wir haben also herausgefunden, dass das, was wir für eine Erfindung höherer Tiere hielten, tatsächlich eine Strategie ist, die bereits vor einer Milliarde Jahren in einzelligen Organismen aktiv war ", erklärt Thierry Soldati, letzter Autor der Studie.

Von der sozialen Amöbe zum Menschen

Diese Entdeckung spielt eine wichtige Rolle für das Verständnis von Erkrankungen des Immunsystems beim Menschen. Patienten mit chronischer granulomatöser Krankheit (CGD) sind beispielsweise nicht in der Lage, das funktionelle NOX2-Enzym zu exprimieren. Daher erleiden sie wiederkehrende Infektionen, da ihrem Immunsystem die reaktiven Sauerstoffspezies fehlen, die Bakterien innerhalb des Phagosoms oder über DNA-Netze abtöten. Durch die gentechnische Veränderung der sozialen Amöbe Dictyostelium discoideum können die Mikrobiologen des UNIGE verschiedenste Experimente zu den Mechanismen des angeborenen Immunsystems durchführen. Dieser Mikroorganismus kann daher als wissenschaftliches Modell für die Erforschung von Defekten in diesen Abwehrprozessen dienen und den Weg für mögliche Behandlungen ebnen.