Epitope lösen Abwehrreaktion des Immunsystems aus

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Das häufige Vorkommen der Epitope könnte die große Flexibilität des Immunsystems erklären und das Verständnis der Immunabwehr revolutionieren.

Epitope – bislang unbeachtete Moleküle und Bruchstücke bakterieller oder viraler Eiweiße – sind in den Oberflächenstrukturen von Zellen verankert und lösen die Abwehrreaktion des Immunsystems auf körperfremde Substanzen aus.

Durch eine neue Methode haben Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung (BIH) in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Imperial Colleges in London, des LaJolla Institute for Allergy and Immunology und der Universität Utrecht jetzt herausgefunden, dass nahezu ein Drittel aller existierenden Epitope aus zwei verschiedenen Fragmenten zusammengesetzt sind. Diese sogenannten Spliced Epitopes wurden lange für eine Rarität gehalten. Ihr häufiges Vorkommen könnte nun unter anderem die große Flexibilität des Immunsystems erklären. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science* veröffentlicht.

Das Proteasom ist ein Enzymkomplex, der im Cytoplasma und im Zellkern menschlicher und tierischer Zellen körpereigene Eiweiße sowie Eiweiße von Bakterien und Viren abbaut. Er ist Bestandteil der Proteinqualitätskontrolle. Bestimmte Molekülabschnitte der zerlegten Eiweiße, die Epitope, werden dann durch die Zellwand nach außen geschleust und wie kleine Fahnen oder Flaggen an der Oberfläche präsentiert. So erkennt das Immunsystem körperfremde Eiweiße auf den Zellen und kann diese angreifen und zerstören.

Mittels einer neuen Methode haben Wissenschaftler um Dr. Michele Mishto in der Arbeitsgruppe des BIH-Forschungsprojektes „T-Zell-Therapie bei Krebs“ von Prof. Dr. Peter-Michael Kloetzel am Institut für Biochemie der Charité nun die Oberflächen von Zellen kartiert und dabei tausende sogenannter „Spliced Epitopes“ identifiziert. Dies sind zusammengesetzte Epitope, deren Fragmente aus unterschiedlichen Bereichen eines Proteins stammen und nun eine veränderte Sequenz von Aminosäuren aufweisen. „Zwar war uns die Existenz dieser zusammengesetzten Epitope durchaus bekannt, allerdings haben wir sie für sehr selten gehalten“, sagt Dr. Michele Mishto. „Unsere Ergebnisse legen jedoch nahe, dass ihre Häufigkeit mit ihrer Bedeutung korreliert. Die Erforschung ihrer Funktionsweise wird möglicherweise zu einem ganz neuen Verständnis des Immunsystems führen.“

Juliane Liepe, Erstautorin der Studie und Wissenschaftlerin am Imperial College in London fügt hinzu: „Durch ihre hohe Vielfalt erhöhen Spliced Epitopes die Möglichkeiten des Immunsystems, Erreger zu identifizieren und zu bekämpfen. Allerdings könnte auch eine erhöhte Fehlerquote die Folge sein, und zwar in den Fällen, wenn die vom Erreger abstammenden Spliced Epitopes identisch zu körpereigenen Epitopen sind.“ Diese Interpretation könnte das Verständnis von Autoimmunkrankheiten beeinflussen, bei denen sich das Immunsystem gegen körpereigenes Gewebe richtet, wie beispielsweise bei Diabetes oder Multipler Sklerose.

*Juliane Liepe, Fabio Marino, John Sidney, Anita Jeko, Daniel E. Bunting, Alessandro Sette, Peter M. Kloetzel, Michael P. H. Stumpf, Albert J. R. Heck, Michele Mishto. A large fraction of HLA class I ligands are proteasome-generated spliced peptides. Science 21 Oct 2016. Vol. 354, Issue 6310, pp. 354-358. doi: 10.1126/science.aaf4384.

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