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Interferone

Interferon-γ

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Abb.1
Humanes Interferon-γ

Die Ketten A, B, C und D sind in unterschiedlichen Farben dargestellt (PDB-Code: 1HIG).

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Interferon-γ (IFN-γ) unterscheidet sich deutlich von den anderen Interferonen. Dieses Typ-II-Protein ist im Gegensatz zu α- und β-Interferonen säurelabil, es besteht nur aus 146 Aminosäuren und hat eine molekulare Masse von 22 kDa. Das Gen besitzt drei Introns und liegt auf dem Chromosom 12 bei Menschen.

Im Jahr 1964 entdeckten Gresser und Naficy eine Virus-inhibierende Aktivität in der Cerebrospinalflüssigkeit von Patienten mit verschiedenen Erkrankungen, die zunächst nach Interferon aussah, sich aber in einer wichtigen Eigenschaft von den bekannten Interferonen unterschied: diese neue Interferon-ähnliche Substanz war säurelabil. Noch lange nach der Entdeckung wurde Interferon-γ als säurelabiles Interferon oder Typ-II-Interferon bezeichnet, bevor sich der heutige Name durchsetzte.

Interferon-γ wird nicht primär durch Viren, sondern eher durch Antigene induziert. Synthetisiert wird es in T-Helferzellen, in dendritischen Zellen und in natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), die Kontakt mit einem Antigen hatten. Dieses Interferon hat zwar auch eine antivirale Wirkung, wichtiger im Organismus sind jedoch die immunmodulatorischen und die antitumoralen Eigenschaften. Durch eine Aktivierung der Makrophagen wird die gesamte zelluläre Abwehr stimuliert. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und Stickstoffmonoxid (NO) werden synthetisiert, die wiederum weitere Makrophagen aktivieren und Bakterien bzw. Viren abtöten. Fast alle Zellen im Menschen besitzen Rezeptoren für Interferon-γ - bis auf die Erythrocyten. Da Erythrocyten keinen Zellkern mehr besitzen und damit keine Genexpression zeigen, benötigen diese Zellen auch keine Interferon-Rezeptoren.

Die Aufgabe von Interferon-γ im Organismus

  • Modulation der MHC-Antigen-ExpressionWie erkennt das Immunsystem, dass fremde Strukturen, z.B. Viren oder Membranbestandteile von Bakterien, in eine Zelle eingedrungen sind oder sich dort vermehren? Kurze Bruchstücke von Proteinen aus dem Cytoplasma werden an MHC-Klasse-I-Moleküle gebunden und auf der Zelloberfläche präsentiert. Das Immunsystem - genauer gesagt, in diesem Fall die CD8-T-Zellen - kann so Proteinbruchstücke fremder Proteine von außen erkennen. Eine zweite Klasse von MHC-Antigenen, die MHC Klasse II, bindet Proteine, die in den Endosomen der Zelle abgebaut wurden. MHC-Klasse-II-präsentierte Bruchstücke werden von CD4-T-Helferzellen erkannt. Interferon-γ steigert u.a. die Expression dieser MHC-Klasse-II-Moleküle auf Makrophagen und T-Zellen.
  • Aktivierung von natürlichen Killerzellen Die natürlichen Killerzellen sind besondere Leukocyten, die Tumorzellen oder von Viren bzw. Bakterien befallene Zellen MHC-unabhängig erkennen und dann töten. Einige Viren können die MHC-Präsentation ihrer Bruchstücke in der Zelle verhindern, so dass die befallene Zelle von anderen Lymphocyten nicht mehr erkannt werden kann. Ähnliches gilt für Tumorzellen, die ebenfalls weniger MHC-Moleküle als normal auf der Oberfläche tragen. Natürliche Killerzellen "merken", dass etwas mit der Zelle nicht stimmt und lösen in diesem Fall das Selbstmordprogramm der Zelle aus, die Apoptose. Damit gehören diese Zellen zur ersten, unspezifischen Verteidigungslinie des Organismus.
  • Aktivierung von Makrophagen IFN-γ induziert die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und H2O2. ROS stimulieren die Aktivität der Makrophagen, so dass diese Fresszellen Eindringlinge noch effektiver beseitigen können.
  • Aktivierung der NO-Synthase (NOS)In den Zellen gibt es ein ständig in geringen Konzentrationen produziertes Enzym cNOS und eine induzierbare Variante, die iNOS, die das aggressive Radikal Stickstoffmonoxid (NO) produzieren. NO spielt eine wichtige Rolle für die antiviralen, antimikrobiellen und antitumoralen Eigenschaften der Makrophagen. Die Vermehrung einiger Viren, z.B. der Herpes-Viren, ist in Gegenwart von NO beeinträchtigt.

Mehr zu den letzten beiden Punkten finden Sie auf der Seite "ROS unterstützen Abwehrreaktionen im Immunsystem".

Literatur

Gresser, I.; Naficy, K. (1964): Revovery of an interferon-like substance from cerebrospinal fluid.. In: Proc. Soc. Exp. Biol. Med.. 117 , 285-9
Titel des Artikels
Revovery of an interferon-like substance from cerebrospinal fluid.
Abstract
Using a human interferon-alpha (IFN-alpha) cDNA probe, several recombinant phages containing type I IFN genes were isolated from a canine genomic library. One of these phages contains two complete CaIFN-alpha genes with identical coding sequences, and a second one a slightly different IFN-alpha gene. The IFN-alpha protein sequences contain six cysteine residues as well as two or three potential N-glycosylation sites. Expression of mature CaIFN-alpha 1 in E. coli results in antiviral activity on dog cells. Genomic analysis using an equine IFN-omega probe and DNA sequencing suggests the deletion of IFN-omega genes from canine genome.
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