Raucher - beeinträchtigtes - Ziel / Immunoproteasom
Proteasomen.
In der Zelle existieren zwei verschiedene Orte des Proteinabbaus: die Lysosomen und die Lysosomen, hier werden exogene Proteine und Krankheitserreger (Bakterien, Pilze, Parasiten) abgebaut. Proteine also, die durch Endocytose in die Zelle gelangen. Diese werden dann durch lysosomale Proteasen (Cathepside) im Inneren der Lysosomen zerlegt. Dieser Vorgang ist unspezifisch: alle Proteine, die in das Lysosom gelangen, werden auch zerstört.
Proteasomen, diese Komplexe bauen endogene, cytoplasmatische und auch entartete Proteine ab. Sie sind das Kernstück einer
ganzen Maschinerie, die es bewerkstelligt, daß abzubauende Proteine hochspezifisch erkannt werden.
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Abbau der Proteine, die Proteine, die abgebaut werden sollen, müssen mit Ubiquitin markiert werden.
Ubiquitin ist ein kleines Protein, 75 Aminosäuren lang, dessen Name von der Tatsache herrührt, daß es in allen Eukaryontenzellen, also Zellen mit einem Zellkern, vorkommt (lat. ubique =
"überall").
Physionomie
Zur Sicherung der Qualität der Proteine entwickelte sich im Laufe der Evolution ein mehrstufiges System, das in drei Phasen abläuft.
Das Proteasom (auch: Macropain) ist ein Proteinkomplex von 1700 kDa, der im Cytoplasma und bei Eukaryoten auch im Zellkern Proteine zu Fragmenten abbaut
und daher zu den Peptidasen (auch Proteasen)
zählt. Das Proteasom ist ein Bestandteil der; Proteinqualitätskontrolle im Sinne eines zelluäreren Schutzmechanismus. Jede Zelle
besitzt ca. 30.000 Einheiten In jeder Eukaryotenzelle, aber auch in Archaebakterien und Bakterien
DAS UBIQUITIN-PROTEASOM-SYSTEM
Die Zelle muss die Integrität ihrer Proteine sicherstellen und deren Aktivität regulieren. Die Proteinausstattung der Zelle, das Proteom,
repräsentiert die im Genom gespeicherte Information. Fehlerhafte oder geschädigte Proteine tun das nicht und müssen umgehend entfernt werden. Das Proteom muss außerdem ständig moduliert werden. Dies
ist wichtig zur Anpassung der Zelle an bestimmte Bedingungen oder zur Durchführung definierter zellulärer Programme, wie z. B. dem Teilungszyklus oder der Zelldiferenzierung Bei der Erfüllung
beider Aufgaben – Entfernung
von Proteinmüll und Regulation der Aktivität von Proteinen – spielen selektive Proteolyseprozesse eine vitale Rolle. Um Proteine mit hoher Selektivität direkt an ihrem zellulären Wirkort zerstören zu
können, hat die Evolution eine bemerkenswert komplexe Maschinerie hervorgebracht, das Ubiquitin-Proteasom-System. Dieses greift zentral in multiple Funktionen der Zelle ein.
Physiologie
Das Immunoproteasom dient dem Abbau von zellfremden Eiweißmolekülen, wie sie etwa bei einer Virusinfektion vorliegen. Seine Funktion ist mit einem zellulären
Schredder vergleichbar. Die dabei entstehenden Proteinstücke werden gezielt dem Immunsystem präsentiert, welches spezifische Abwehrmaßnahmen vorbereitet. Ein Forscherteam um PD Dr. Silke Meiners vom Helmholtz Zentrum
München fand nun heraus, dass Rauchen diesen Schutzmechanismus des Immunsystems entscheidend behindert.
„Bei Experimenten mit Immunzellen konnten wir beobachten, dass Zigarettenrauch die Aktivität des Immunoproteasoms vermindert“, so Erstautorin Ilona
Kammerl. „Dadurch funktioniert das Präsentieren der zerkleinerten Proteinschnipsel gegenüber dem Immunsystem schlechter und die spezifische Immunantwort wird abgeschwächt.“ Zudem wiesen Lungen von
COPD-Patienten geringere Mengen an Immunoproteasomen
auf. Endstadium COPD Lungen zeigten deutlich beeinträchtigte Immunoproteasom - Aktivitäten.
Pathophysiologie
Zigarettenrauch vermindert die Aktivität des Immunoproteasoms. Zudem weisen Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) verringerte
Immunoproteasom-Level auf. Dies könnte dazu beitragen, dass COPD-Patienten anfälliger gegenüber Atemwegsinfekten sind.
Klinik
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„COPD-Patienten erleben bei einer viralen Infektion häufig eine akute Verschlechterung der Lungenfunktion, von der sie sich oft nicht
vollständig erholen. Dies deutet darauf hin, dass die spezifische Immunantwort gegenüber viralen Erregern in diesen Patienten vermindert ist. Unsere Daten weisen erstmals darauf hin, dass dies mit
einer durch Zigarettenrauch verminderten Immunoproteasom-Aktivität zusammenhängt“, unterstreicht Studienleiterin Meiners.