Een onderzoeksteam uit Keulen en Osnabrück heeft in detail onderzocht hoe boodschapperstoffen ontstekingen signaleren tijdens het verwijderen van beschadigde cellen in het lichaam. Met hoge resolutie microscopiemethoden konden de onderzoekers aantonen dat twee eiwitten dynamisch met elkaar interageren en zo bepalen of een stervende cel een ontstekingsreactie in het lichaam veroorzaakt.

De studie onder leiding van professor Dr. Ana J. Garcia-Saez (CECAD-Cluster of Excellence for Aging Research aan de Universiteit van Keulen) en junior professor Dr. Katia Cosentino (CellNanOs-Center for Cellular Nanoanalytics aan de Osnabrück University) is gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Cell .

Normaal gesproken initieert het lichaam apoptose - een vorm van geprogrammeerde celdood - om beschadigde cellen kwijt te raken. Kennis over hoe dit opruimmechanisme precies werkt op het niveau van de betrokken moleculen kan een belangrijke bijdrage leveren aan de therapie van ziekten. Bij kanker bijvoorbeeld worden de cellen niet systematisch uit het lichaam verwijderd, maar blijven ze leven en verspreiden. Radiotherapie wordt routinematig gebruikt om kankercellen te doden, maar veroorzaakt ontstekingen in het lichaam. Wereldwijd wordt onderzoek gedaan naar hoe kankertherapieën ontstekingen veroorzaken en hoe behandelingen minder schadelijk kunnen zijn voor het lichaam.

In deze studie richtte het onderzoeksteam van CECAD en CellNanOs zich op twee eiwitten waarvan al bekend is dat ze betrokken zijn bij celdood. BAX en BAK zijn de twee eiwitten die het celdoodmechanisme reguleren in mitochondriën, de krachtcentrales van de cel. Met behulp van beeldvormingstechnieken met hoge resolutie konden de onderzoekers voor het eerst waarnemen hoe dynamisch BAX en BAK structuren vormden in mitochondriën die celdood en ontsteking beïnvloedden.

Vanwege hun grote overeenkomst worden BAX en BAK tot nu toe tweelingeiwitten genoemd. Dat ze systematisch verschillen in hun werkingsmechanisme is een nieuwe bevinding van deze studie. Het onderzoeksteam kon aantonen dat BAK-eiwitten zich sneller in kleinere structuren organiseren dan BAX, en dat de twee eiwitten elkaar beïnvloeden.

"We konden onder de microscoop duidelijk zien hoe beide eiwitten met elkaar interageerden om een ​​porie in het mitochondrion te vormen, zodat het mitochondriale DNA door de porie naar buiten ging om ontstekingen te veroorzaken", legt Andreas Jenner van de Universiteit van Keulen uit. Dit dynamische samenspel van BAK- en BAX-eiwitten was voorheen onbekend en reguleert de vorming van de porie en daarmee de hoeveelheid vrijgemaakt mitochondriaal DNA. Dit bepaalt op zijn beurt of een ontstekingsreactie in het lichaam wordt geactiveerd.

"De relatieve beschikbaarheid van BAX- en BAK-eiwitten in cellen bepaalt de groei van de porie en de snelheid waarmee mitochondriaal DNA vrijkomt. Mogelijk openen onze bevindingen nieuwe perspectieven om ontstekingen tijdens kankerbehandelingen onder controle te houden", legt Katia Cosentino van de Osnabrück Universiteit uit. .

"Onze resultaten laten zien hoe BAX en BAK op verschillende manieren bijdragen aan celdood en suggereren dat deze twee eiwitten goed in balans moeten zijn bij therapeutische kankerbehandelingen", zegt Ana J. Garcia-Saez van de Universiteit van Keulen.

Een dergelijke therapie bestaat echter nog niet. Voor nu is verder onderzoek nodig om te bepalen of extra moleculen bijdragen aan de dynamiek van BAX- en BAK-porievorming en de poriegroei en -grootte reguleren.