Wenn das Immunsystem bakterielle Eindringlinge oder andere körperfremde Strukturen erkennt, funktioniert das auf molekularer Ebene möglicherweise völlig anders als bislang gedacht. Zu diesem Schluss sind US-Forscher gekommen, nachdem sie Rezeptor-Moleküle auf für die Immunabwehr elementar wichtigen T-Zellen genau unter die Lupe beziehungsweise das Mikroskop genommen haben. Diese Erkennungsproteine sind für die Unterscheidung von körpereigenen und fremden oder entarteten Zellen zuständig. Dazu heften sie sich an sogenannte Antigene, meist Eiweißstrukturen, die sich an der Oberfläche der begutachteten Zellen befinden. Im Gegensatz zu anderen Wissenschaftlern isolierten die Forscher die Moleküle jedoch nicht von der Oberfläche der T-Zellen, sondern beließen sie dort, wodurch sie ihr Verhalten sozusagen in ihrer natürlichen Umgebung beobachten konnten. Das Ergebnis: Je besser die Bindungs- und Erkennungsprozesse zwischen Antigen und Rezeptor funktionieren, desto schneller lösen sich die beiden wieder voneinander ? bislang sei man vom Gegenteil ausgegangen, berichtet das Team um Cheng Zhu vom Georgia Institute of Technology in Atlanta.
Die meist kurz T-Zellen genannten T-Lymphozyten gehören zu den weißen Blutkörperchen und sind ein wichtiger Bestandteil der Immunabwehr: Stoßen sie auf fremde Zellen, etwa Krankheitserreger oder Krebszellen, schlagen sie Alarm und setzen die körpereigene Kriegsmaschinerie in Gang. Damit sich die Immunabwehr jedoch nicht versehentlich gegen den eigenen Körper wendet ? was bei Autoimmunkrankheiten wie Multipler Sklerose immer wieder vorkommt ? hat die Natur ein ausgeklügeltes System entwickelt: Sowohl fremde als auch Körperzellen tragen an ihrer Membranoberfläche spezifische Erkennungseinheiten. An diese versuchen die auf der T-Zellen-Oberfläche befindlichen Rezeptormoleküle anzudocken und machen so einen Freund-oder-Feind-Scan. Gelingt die Bindung an die Erkennungseinheit, ist die Zelle als Feind enttarnt und es folgt eine Immunreaktion ? weshalb die Erkennungseinheiten entsprechend dem englischen ‘ANTIbody GENerating’ auch Antigene genannt werden.
In Versuchen mit isolierten Rezeptormolekülen waren Forscher bislang zu dem Ergebnis gelangt, dass eine lange Bindungsdauer ein Hinweis auf besonders starke Antigene ist, die eine heftige Immunreaktion auslösen. Nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler um Zhu verhält es sich aber genau umgekehrt: Starke Antigene benötigen nur eine sehr kurze Kontaktdauer. In ihren Versuchen brachten die Forscher mit Hilfe zweier Mikropipetten T-Zellen samt Rezeptormolekülen mit roten Blutkörperchen in Kontakt, auf denen sie gezielt Antigene platziert hatten. Ob das Andocken erfolgreich war, erkannten die Forscher daran, dass sich T-Zelle und Blutkörperchen durch leichten Zug nicht mehr trennen ließen. Sobald die Verbindung hergestellt war, ließen sie die Stoppuhr laufen ? solange, bis der Scan beendet war und sich Rezeptormolekül und Antigen wieder trennen ließen. Die Erkennung kam in den Experimenten um das 8.300-fache schneller zustande als in Tests mit isolierten Rezeptormolekülen. Vor diesem Hintergrund müsse die Funktionsweise der T-Zellen-Rezeptoren erneut überdacht werden, meinen die Wissenschaftler.
Cheng Zhu (Georgia Institute of Technology, Atlanta) et al.: Nature, Bd. 464, Nr. 7289, doi:10.1038/nature08944 ddp/wissenschaft.de ? Mascha Schacht
