Wie unterscheidet eine Zelle zwischen Viren-DNA und der eigenen?

Selbst so etwas kleines wie eine menschliche Zelle scheint Intelligenz zu besitzen. Sie kann etwa die DNA von Viren von ihrer eigenen unterscheiden, selbst wenn sich letztere ähnlich verhält wie die, welche es zu bekämpfen gilt. Ein Protein ist ihr behilflich.

Es heisst Barrier-to-Autointegrationsfactor (BAF). Dieses Protein bindet sich an die harmlose Eigen-DNA. So verhindert es, dass ein anderes Protein, das zyklische GMP-AMP-Synthase (cGAS), sich seinerseits an die DNA bindet und sie so unschädlich macht.

Das BAF schützt die körpereigene DNA gleichsam vor dem Zugriff der molekularen Fremdenpolizei cGAS. Letztere bindet sich an ein anderes Protein, STING genannt (Stimulator der Interferon-Gene), das eine entzündliche Immunabwehr auslöst. Kurz: BAF schützt die köpereigene DNA vor der zerstörerischen Wirkung von cGAS-STING. Diesen Mechanismus und die Schlüsselrolle des BAF haben Forschende an der Lausanner ETH (EPFL) dechiffriert.

Wie kommt es überhaupt zur Verwechslungsgefahr von körpereigener DNA und der vom Virus in die Zelle injizierten Fremd-DNA? Indem der Kern versehentlich reisst und sich dessen Material in der Zellflüssigkeit verteilt. «Nuklei brechen gelegentlich auf, aber die Zellen sind in der Lage, den Schaden zu reparieren», sagt Marilena Wischnewski, eine Hauptautorin der in der Zeitschrift «Science» veröffentlichten Studie. «Wenn sich cGAS jedes Mal, wenn das passiert, an die DNA binden würde, wären die Folgen gravierender».

BAF hat auch Schattenseiten

Die Gefahren eines überaktiven cGAS-STING-Stoffwechsels zeigen sich beim Aicardi-Goutières-Syndrom: eine seltene und meist tödlich verlaufende genetische Störung, die eine übermässige Entzündungsreaktion hervorruft, als ob die Körperzellen ständig von eindringenden Krankheitserregern angegriffen würden.

Die Rolle des Verhinderers macht das BAF freilich in einem Fall auch gefährlich: bei Krebs. «Es könnte sein, dass BAF Tumore resistenter macht», erklärt Wischnewski. «Indem es die Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs verhindert, könnte es den Krebszellen ermöglichen, sich dem Immunsystem des Körpers zu entziehen».

Das EPFL-Team um Andrea Ablasser plant nun, tiefer in die verschiedenen Variationen des BAF einzudringen um zu verstehen, wie die verschiedenen Gewebearten auf Infektionen und Entzündungen reagieren.