Biologen entdecken, wie das krebserregende Virus eine Reaktion des Immunsystems vermeidet

Das menschliche Immunsystem ist ein komplexes Netzwerk aus Organen, Zellen und Proteinen, die den Körper gegen Infektionen und Krankheiten verteidigen. Während unser Körper ständig daran arbeitet, sicherzustellen, dass eindringende Infektionen die Abwehr nicht durchbrechen, arbeiten Viren genauso hart daran, unser Immunsystem dazu zu zwingen, Zugang zu gewähren und ruhig zu bleiben.

Ein Forscherteam des Department of Biological Science and Institute of Molecular Biophysics der Florida State University hat einen Mechanismus entdeckt, den ein krebserregendes Virus nutzt, um Reaktionen des Immunsystems zu umgehen, die normalerweise antivirale Reaktionen und eine Virusunterdrückung auslösen würden.

Die Arbeit der Gruppe, veröffentlicht diesen Monat in der Proceedings of the National Academy of Sciencesenthüllt wichtige Details, die dazu beitragen werden, unser Verständnis darüber zu vertiefen, wie Viren Immunantworten effektiv entgehen, die auch die Entwicklung und das Wachstum von Tumoren antreiben.

„Das menschliche Immunsystem ist normalerweise sehr effektiv bei der Erkennung einer Virusinfektion und dem anschließenden Start der antiviralen Abwehr“, sagte Qian Yin, Assistenzprofessor für Biologie. „Virale RNA und DNA können von den Immunsensoren des Wirts erkannt werden, um starke antivirale Immunantworten auszulösen. Damit Viren also eine Infektion etablieren und im Wirt bestehen bleiben, haben Viren ausgeklügelte Mechanismen entwickelt, um diesen Immunantworten des Wirts zu entgehen. Unsere Arbeit ist besonders daran interessiert, wie diese Umgehung erreicht wird.“

Das Enzym zyklische GMP-AMP-Synthase oder cGAS ist einer der kritischsten Immunsensoren des Wirts. Es erkennt virale DNA und bindet an doppelsträngige DNA, um antivirale und entzündungsfördernde Reaktionen auszulösen, die den Eindringling aufhalten oder seine Wirksamkeit verringern. Da cGAS als Torwächter für das körpereigene Immunsystem fungiert, ist es das Hauptziel vieler Virusinfektionen, einschließlich des Kaposi-Sarkom-assoziierten Herpesvirus oder KSHV, eines von sieben bekannten Viren, die zusammen etwa 15 Prozent der Krebserkrankungen beim Menschen verursachen.

KSHV verursacht mehrere Arten von Krebs, am häufigsten bei immungeschwächten Personen: Das Kaposi-Sarkom betrifft die Auskleidung von Blut- und Lymphgefäßen; primäres Erguss-Lymphom verursacht Flüssigkeitsansammlungen in den Geweben, die die Brust- und Bauchhöhlen auskleiden; und eine Untergruppe der multizentrischen Castleman-Krankheit, einer seltenen Erkrankung, die ein übermäßiges Wachstum von Zellen in den Lymphknoten des Körpers verursacht.

Im Jahr 2015 entdeckten Professor für Biowissenschaften Fanxiu Zhu, der auf KSHV-Forschung spezialisiert ist, und sein Labor ein KSHV-Protein als ersten viralen Inhibitor von cGAS. Sie nannten dieses Protein KicGAS.

„Während frühere Forschungen zeigten, dass dieses KSHV-Protein die enzymatische Aktivität von cGAS hemmt, blieb unklar, wie es seine Aufgabe erfüllt“, sagte Zhu, einer der Co-Autoren dieser Studie. „Unsere aktuelle Arbeit hat die Kristallstruktur dieses Proteins gelöst. Die einfachen Wiederholungseinheiten des viralen Proteins bilden eine lange Polymerkette, die erklärt, wie es effizienter an DNA bindet, und Einblicke in seine kompetitive Hemmung der cGAS-Aktivität geben. Die unerwartete polymere Natur von Dieses virale Protein trennt es von anderen bekannten viralen Verwandten, was auch auf eine Co-Evolution zwischen den Viren und ihren Wirten hindeutet.“

Das Enzym cGAS und seine übermittelten Signale sind nicht nur für die antivirale Immunität, sondern auch für die Immunität gegen Tumore von entscheidender Bedeutung.

„Die Entdeckung der zugrunde liegenden Mechanismen, durch die KSHV cGAS hemmt, ist wesentlich, um zu verstehen, wie Viren beim Menschen Krebs verursachen und wie die Umgehung der Immunantwort des Wirts zur Entstehung von Tumoren beiträgt“, sagte Postdoktorandin Debipreeta Bhowmik, eine weitere Co-Autorin der Studie. „Krebszellen replizieren ihre DNA normalerweise aktiv mit einem weniger strengen Qualitätskontrollsystem, und es ist jetzt bekannt, dass abnormale DNAs von Krebszellen von cGAS in Immunzellen erkannt werden, um eine Anti-Tumor-Immunität auszulösen, um Krebszellen zu zerstören.“

Es ist denkbar, dass KSHV, wenn cGAS aktiviert und von den Viren nicht umgangen wird, den Wirt aufgrund der cGAS-vermittelten antiviralen Immunität nicht effektiv infizieren kann, was die Entwicklung des Kaposi-Sarkom-Tumors verhindert, erklärte Bhowmik.