26.07.2017

Wie schädliche Eiweiß-Plaques entstehen

Körpereigene Eiweißmoleküle können mitunter tödliche Krankheiten auslösen. Bei Erkrankungen wie den Amyloidosen lagern sich fehlerhaft gefaltete Proteine in den Zellzwischenräumen ab und schädigen Leber, Niere und Milz.

Fluoreszenz-mikroskopische Aufnahme von amyloidbildenden Zellen. Die Ablagerungen entstehen zuerst innerhalb der Zellen. Bild: Institut für Proteinbiochemie
.

Wissenschaftler der Uni Ulm haben jetzt herausgefunden, wie sich aus einem Fibrillen-Vorläufer-Protein pathogene Eiweißfasern entwickeln.

Gezeigt wurde dies mit Hilfe des Proteins Serum-Amyloid-A (SAA), das im Körper beispielsweise bei unspezifischen Immunreaktionen gebildet wird. „Sowohl die Fibrillen-Vorläufer-Proteine als auch die faserartigen Ablagerungen selbst finden sich außerhalb der Zellen.“

Fibrillenbildung beginnt in der Zelle
Allerdings sind es innerzelluläre Vorgänge,  „die für die Fibrillenbildung letztendlich entscheidend sind“, so Prof. Marcus Fändrich vom Institut für Proteinbiochemie. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Makrophagen: diese Immunzellen geben bei Aktivierung ständig Gefahrensignale ab und sind an vielen chronischen Entzündungsprozessen beteiligt.


Mithilfe kultivierter Makrophagen-ähnlicher Zellen, die sie natürlichen Konzentrationen von Protein SAA 1 aussetzten, förderten sie folgendes zutage: Durch Endozytose wird das Protein in die Zelle eingeschleust. Gelangt dabei mehr SAA-Protein in die Zelle als diese verdauen kann, beginnt dieses zu aggregieren und bildet Amyloid-Fibrillen, welche die überforderten Verdauungsorganellen mitsamt der ganzen Zelle in den Tod reißt . Aus den Resten toter Makrophagen bilden sich Zellklumpen. Dort, wo die Amyloid-Fibrillen aus den zerstörten Zellen austreten, lagern sich immer mehr dieser schädlichen Proteinfasern als Plaques ab.

„Das Amyloid aus den Zellen wird damit zum Keim für die fortschreitende Bildung und Ablagerung von Fibrillen außerhalb der Zellen“, sagt Stephanie Claus, Doktorandin bei Fändrich und Erstautorin der Studie.


Die Resultate haben nach Fändrich weitergehende medizinische Bedeutung, da auch Amyloid-Bildungsprozesse bei Erkrankungen wie Morbus Alzheimer und Creutzfeld-Jakob eine Schlüsselrolle spielten.

DOI: 10.15252/embr.201643411.

(Quelle: Uni Ulm, 11.7.2017/wp)