Anti-virale Abwehr reguliert Darmfunktion und Gesundheit

Forscher der Universität Köln habe eine neue Funktion eines bekannten Abwehrmechanismus entdeckt: Die RNA-Interferenz bekämpft nicht nur Viren, sie reguliert auch das Proteingleichgewicht der Darmzellen.

Der Verdauungstrakt ist neben der Haut am stärksten Umwelteinflüssen wie Bakterien und Viren ausgesetzt. Deswegen haben Zellen, die diese Barrieren zum Körperinneren bilden, auch besondere Abwehrmechanismen. Ein Forschungsteam um Prof. Thorsten Hoppe hat nun gezeigt, dass die als Abwehrmechanismus bekannte RNA-Interferenz (RNAi) darüber hinaus auch eine Fehl- und Überproduktion von körpereigenen Proteinen in Darmzellen verhindert.

RNAi ist in der Lage, RNA von Viren zu erkennen, zu binden und schlussendlich abzubauen. Dies unterbindet die Produktion viraler Proteine. Mithilfe von grün leuchtenden Proteinen und weiteren Analysen im Fadenwurm Caenorhabditis elegans konnte das Kölner Forschungsteam zeigen, dass RNAi darüber hinaus auch bei der Proteinproduktion in Zellen eingreift, um das Proteingleichgewicht (Proteinhomöostase) der Darmzellen zu erhalten.

„Wir haben beobachtet, dass der RNAi-Mechanismus gezielt Boten-RNAs am Endoplasmatischen Reticulum (ER) abbaut, bevor das Protein überhaupt hergestellt wird. Dies dient dazu, das ER vor Überlastung durch ein zu hohes Produktionsaufkommen zu schützen“, sagt Dr. Franziska Ottens, eine der Erstautoren der Studie. Die Wissenschaftler fanden also einen neuen Mechanismus, um die Produktion von Proteinen zu regulieren.

Das Zusammenspiel von RNAi und bisher bekannten ER-Qualitätskontrollsystemen scheint für die allgemeine Darmgesundheit wichtig zu sein. Dies zeigt sich darin, dass ein gleichzeitiger Ausfall beider Mechanismen die wichtige Barrierefunktion des Darms schädigt. Die Ergebnisse der Studie weisen zudem auf einen Zusammenhang zwischen der Qualitätskontrolle des ERs und dem Schutz vor Virusinfektion hin. Zum Beispiel nutzen RNA-Viren wie das Coronavirus das ER zur Vermehrung.

„Wir haben beobachtet, dass wir durch eine gezielte Überlastung des ERs die Viruslast deutlich unterdrücken konnten. Das Zusammenspiel aus Proteinhomöostase, RNAi und Virusinfektion könnte zukünftig ein wichtiger Ansatz für die Erforschung und Behandlung viraler Erkrankungen sein“, so der weitere Erstautor der Studie Sotirios Efstathiou, ein Doktorand in Hoppes Team.