Neueste Untersuchungen der Forschenden der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) haben einen faszinierenden Einblick in die chemische Modifikation von Sialinsäuren gegeben. Diese kleinen, aber bedeutenden Moleküle spielen eine zentrale Rolle in der Immunabwehr und der Zellkommunikation. Die Forscherinnen und Forscher um PD Dr. Martina Mühlenhoff haben entschlüsselt, wie Acetyl-Bausteine aus dem Zellinneren an die Zelloberfläche gelangen und dort die Interaktion mit Krankheitserregern und die Erkennung durch das Immunsystem beeinflussen.

Durch ihre Forschung haben die MHH-Forschenden einen bereits vermuteten Prozess bestätigt, aber auch einen bislang unbekannten Mechanismus entdeckt. Der entscheidende Schritt findet im Golgi-Apparat statt, der als zentrale „Post- und Verteilerstation“ in der Zelle fungiert. Hier wird der Acetylbaustein über das Transporterprotein SLC33A1 transportiert, um die chemische Modifikation durchzuführen. Darüber hinaus enthüllt die Studie, dass spezielle Virusarten, darunter Influenza C und bestimmte Coronaviren, O-acetylierte Sialinsäuren benötigen, um die Wirtszellen zu infiltrieren.

Die Rolle von Sialinsäuren im Immunsystem

Sialinsäuren sind der Hauptbestandteil der Zuckerketten auf Zelloberflächen und somit von zentraler Bedeutung für die Immunreaktion des Körpers. Diese Moleküle können als Erkennungsmerkmale dienen, die darüber entscheiden, ob Zellen als körpereigen oder fremd angesehen werden. Veränderte Sialinsäuremuster können Autoimmunreaktionen begünstigen oder Tumorzellen eine Art Schutz vor der Immunabwehr bieten. Die chemische Modifikation, insbesondere die O-Acetylierung, hat Auswirkungen auf die zelluläre Kommunikation und die Wechselwirkungen mit verschiedenen Krankheitserregern, was einen bedeutenden Einfluss auf die Gesundheit hat.

Das Forschungsteam hat dabei zwei wichtige Proteine identifiziert: Das Transporterprotein SLC33A1 und das Enzym CASD1, das die Acetylgruppen überträgt. CASD1 verfügt über zwei katalytische Zentren, wobei das neu entdeckte Zentrum eine Schleuse für Acetylgruppen bildet. Mutationen in SLC33A1, wie sie bei Kindern mit dem Huppke-Brendel-Syndrom auftreten, beeinträchtigen die O-Acetylierung von Sialinsäuren und könnten somit neurologische Symptome hervorrufen.

Auswirkungen auf die Virusforschung

Die Erkenntnisse über die chemischen Modifikationen von Sialinsäuren könnten weitreichende Auswirkungen auf die Virusforschung haben. Influenza A- und B-Viren benötigen unveränderte Sialinsäure, während Influenza C und bestimmte Coronaviren spezifisch O-acetylierte Sialinsäuren nutzen, um ihre Spike-Proteine zu aktivieren. Diese Entdeckungen legen nahe, dass Sialinsäuren vielversprechende Ansatzpunkte zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien zur Bekämpfung von Virusinfektionen darstellen könnten.

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Die kompletten Ergebnisse dieser spannenden Forschung wurden in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht und bieten einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der unterliegenden Mechanismen der zellulären Identität und der Virusinfektion. Diese Erkenntnisse könnten nicht nur das Verständnis für Autoimmunerkrankungen vertiefen, sondern auch neue Perspektiven für die Behandlung von viralen Erkrankungen eröffnen.