Das neu entdeckte Molekül bietet doppelten Schutz gegen Gefäßentzündungen

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BILD: Mikroskopische Darstellung der Kolokalisation von MOCCI (rot) mit einem mitochondrialen Protein (grün). Aussicht Mehr

Bildnachweis: Duke-NUS Medical School

SINGAPUR, 22. April 2021 – Ein multidisziplinäres Forscherteam der Duke-NUS Medical School und der Agentur für Wissenschaft, Technologie und Forschung (A * STAR) in Singapur entdeckte ein neues mitochondriales Peptid namens MOCCI, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Blutentzündungen spielt Gefäß und Immunität. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Naturkommunikationzeigten, wie ein Gen zwei Moleküle codierte, die nach einer Virusinfektion einen zweigleisigen Schutz bieten.

Chronische und übermäßige Entzündungen der Blutgefäße, sogenannte Gefäßentzündungen, können zu Gewebeschäden und Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Arteriosklerose und Fibrose führen. Obwohl einige Therapien in klinischen Studien vielversprechende Ergebnisse gezeigt haben, haben sie erhebliche Nebenwirkungen, wie z. B. Immunsuppression, die zu einem erhöhten Infektionsrisiko und einer begrenzten Wirksamkeit führt. Daher sind wirksamere Behandlungen dringend erforderlich.

„In dieser Studie wollten wir neue Ziele zur Bekämpfung von Entzündungen in der Auskleidung von Blutgefäßen identifizieren. Insbesondere wollten wir kleine natürlich produzierte Peptide ansprechen, die zuvor noch nicht untersucht wurden“, erklärte Assistenzprofessorin Lena Ho vom Cardiovascular and Programm für Stoffwechselkrankheiten bei Duke-NUS, das das Team leitete, zu dem Associate Professor Ashley St. John, Assistenzprofessor Owen Rackham und Senior Research Fellow Dr. Cheryl Lee gehörten.

Das Duke-NUS-Team untersuchte in Zusammenarbeit mit Kollegen des Instituts für Molekular- und Zellbiologie von A * STAR Singapore eine Gruppe von Peptiden namens Mito-SEPs, die sich in Mitochondrien befinden, den zellulären Organellen, die für ihre Rolle in der zellulären Energie bekannt sind Produktion. Nachdem sie beobachtet hatten, dass Mito-SEPs an der Regulierung von Entzündungen beteiligt zu sein scheinen, untersuchten sie Zellen aus der Auskleidung menschlicher Aortenblutgefäße, um Peptide aufzudecken, die an diesem Prozess beteiligt sind.

Sie fanden ein neues Peptid, das sie MOCCI nannten – kurz für Modulator der Cytochrom C-Oxidase während der Entzündung – und das nur hergestellt wird, wenn Zellen Entzündungen und Infektionen ausgesetzt sind.

Zu ihrer Überraschung entdeckten sie, dass MOCCI ein bislang unbekannter Bestandteil des Komplexes IV ist, der Teil einer Reihe von Enzymen in den Mitochondrien ist, die für die Energieerzeugung verantwortlich sind und als Elektronentransportkette bezeichnet werden. Während einer Entzündung wird MOCCI in Komplex IV eingebaut, um seine Aktivität zu dämpfen. In Zusammenarbeit mit Assoc Prof. St John von Duke-NUS stellten die Forscher fest, dass diese Dämpfung erforderlich ist, um Entzündungen nach einer Virusinfektion zu reduzieren.

„Unsere Erkenntnis, dass sich die Zusammensetzung der Elektronentransportkette als Reaktion auf Entzündungen ändert, ist neu. MOCCI nutzt im Wesentlichen einen Teil des Energieproduktionszentrums in der Zelle für die Regulierung von Entzündungen“, sagte Dr. Lee, der Hauptautor dieser Studie.

Die Forscher entdeckten auch, dass MOCCI zusammen mit einem Mikro-RNA-Molekül namens miR-147b hergestellt wird. Die beiden Moleküle bestehen aus verschiedenen Abschnitten desselben Gens. MOCCI stammt aus der Sequenz des Gens, das für Proteine ​​kodiert, während miR-147b aus dem nichtkodierenden Abschnitt hergestellt wird.

Während das miR-147b-Molekül auch entzündungshemmende Wirkungen ausübt, verhindert es aktiv, dass sich Viren gleichzeitig replizieren. Dies impliziert, dass MOCCI und miR-147b zusammenarbeiten, um die Virusinfektion zu kontrollieren und Entzündungen zu unterdrücken.

„Diese zweigleisige Strategie ist ein eleganter Mechanismus, den der Körper eingeführt hat, um übermäßige und möglicherweise gewebeschädigende Entzündungen während einer Infektion wie den bei einer COVID-19-Infektion beobachteten Zytokinsturm und Kolitis zu verhindern“, sagte Asst Prof. Ho. „Das für MOCCI kodierende Gen ist eines der ersten Gene, von denen beschrieben wurde, dass es sowohl kodierende als auch nicht kodierende Funktionen hat. Die Tatsache, dass diese Doppelfunktionen koordiniert werden, um ein konzertiertes biologisches Ergebnis zu erzielen, ist ein bedeutender Befund in der Zellbiologie.“

Professor Patrick Casey, Senior Vice-Dean für Forschung bei Duke-NUS, kommentierte: „Medizin und Gesundheitswesen entwickeln sich mithilfe neuer Entdeckungen in der Grundlagenforschung weiter. Diese Studie von Asst Prof. Ho und ihren Mitarbeitern liefert wertvolle Einblicke in Entzündungen und Immunität. Ein Thema, das im Kontext von COVID-19 noch wichtiger geworden ist. „

Die Forscher sagen, dass der nächste Schritt darin besteht, zu untersuchen, wie gezielte pharmakologische Behandlungen entwickelt werden können, die die entzündungshemmenden Wirkungen von MOCCI und miR147b nachahmen können. Sie planen auch, die Rolle von MOCCI bei häufigen chronisch entzündlichen Erkrankungen wie Kolitis und Psoriasis zu untersuchen.

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