Immunsystem: Rezeptor von T-Zellen erstmals atomgenau „fotografiert“

Erste Abbildung des T-Zell-Rezeptors offenbart „große Überraschung“

In unserem Immunsystem spielen T-Zellen eine entscheidende Rolle. Sie sind wie maßgeschneiderte Werkzeuge, die gezielt Krebszellen und Erreger verschiedener Infektionskrankheiten ausschalten. Für den Erfolg der T-Zellen ist ein Rezeptor auf der Oberfläche der Immunzellen maßgeblich mitverantwortlich. Ein deutsches Forschungsteam konnte nun erstmals aufklären, wie dieser Rezeptor „atomgenau“ aussieht.

Forschende der Goethe-Universität Frankfurt am Main konnten in Kooperation mit der University of Oxford und dem Max-Planck-Institut für Biophysik mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie erstmals eine atomgenaue Abbildung des T-Zell-Rezeptors samt gebundenem Antigen aufnehmen. Die Aufnahme könnte fundamental zum Verständnis von Immunreaktionen beitragen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Cell“ vorgestellt.

Eine der schlagkräftigsten Waffen des Immunsystems

Die Hauptaufgabe unseres Immunsystems ist es, sowohl Erreger abzuwehren, die von außen in den Organismus eindringen, als auch entartete Zellen im Inneren des Körpers abzutöten. T-Zellen gehören zu den schlagkräftigsten Waffen, die dem Immunsystem hierfür zur Verfügung stehen

T-Zell-Rezeptor entscheidet über Freund und Feind

Die zu den weißen Blutkörperchen gehörenden T-Zellen tragen auf ihrer Oberfläche einen Rezeptor, der Antigene erkennen und an diese binden kann. Wie die Arbeitsgruppe erklärt, handelt es sich bei Antigenen um „kleine Proteinbruchstücke von Bakterien, Viren und infizierten oder entarteten Körperzellen“, die den T-Zellen präsentiert werden.

Der T-Zell-Rezeptor trägt somit eine bedeutende Aufgabe, denn er ist wesentlich für die Unterscheidung verantwortlich, ob es sich bei dem präsentierten Antigen um körpereigenes oder körperfremdes Material handelt.

Bindung an ein Antigen löst Immunreaktion aus

Bindet sich der T-Zell-Rezeptor an ein passendes Antigen, wird im Inneren der T-Zelle ein Signalweg angeschaltet, der die T-Zelle für ihre jeweilige Aufgabe rüstet. Unklar ist den Forschenden zufolge an dieser Stelle bislang noch, wie genau dieser Signalweg aktiviert wird.

Von anderen Rezeptoren ist bekannt, dass sie ihre räumliche Struktur verändern, nachdem sie eine Bindung eingegangen sind. Durch diese Struktur-Veränderung wird eine Kaskade in Gang gesetzt, die die Zelle zu einem bestimmten Verhalten bewegt.

Bild des Rezeptors offenbarte große Überraschung

Bisher wurde davon ausgegangen, dass auch der T-Zell-Rezeptor diesen Mechanismus verwendet. Die nun veröffentlichten Bilder des Rezeptors geben erstmals Hinweise auf den tatsächlichen Aktivierungsmechanismus.

Die Forschenden konnten in atomgenauer Auflösung den ungebundenen Rezeptor abbilden sowie den Rezeptor, nachdem er sich an ein Antigen gebunden hat. Dabei offenbarte sich eine große Überraschung: Offenbar erfolgt nach der Bindung an das Antigen keine nennenswerte Änderung der räumlichen Struktur des Rezeptors. Mit und ohne Antigen bleibt die Struktur quasi gleich.

Erster Schritt zur medizinischen Nutzung des T-Zell-Rezeptors

„Unsere Struktur ist eine Blaupause für zukünftige Studien zur T-Zell-Aktivierung“, betont Robert Tampé vom Institut für Biochemie der Goethe-Universität. Zudem liefert die Studie ihm zufolge wichtige Impulse, um den T-Zell-Rezeptor therapeutisch nutzbar zu machen, beispielsweise zur Behandlung von Infektionen, Krebs und Autoimmunerkrankungen. (vb)