Methylomic correlates of autophagy activity in cystic fibrosis
Autoren
Kyle Caution (1,8) Alexander Pan (2,8) Kathrin Krause (1,8) Asmaa Badr (1,8) Kaitlin Hamilton (1,8) Anup Vaidya (1,8) Hawin Gosu (1,8) Kylene Daily (1,8) Shady Estfanous (1,8) Mikhail A. Gavrilin (5,8) Mark E. Drew (1,8) Estelle Cormet-Boyaka (3,8) Xi Chen (3,8) David E. Frankhouser (2,8) Ralf Bundschuh (2,4,8), Pearlly Yan (2,4,8) Duaa Dhakhlallah (7), and Amal O. Amer (1,8)
(1) Department of Microbial Infection and Immunity, Infectious Diseases Institute
(2) Genomics Shared Resource, Comprehensive Cancer Center
(3) Department of Veterinary Biosciences
(4) Department of Internal Medicine
(5) Department of Physics
(6) Department of Chemistry and Biochemistry
(7) West Virginia University, Department of Microbiology, Immunology and Cell Biology
(8) The Ohio State University, Columbus OH 43210 USA
Was war Ihre wissenschaftliche Fragestellung?
Mukoviszidose (Cystische Fibrose, CF) ist durch einen Defekt in der Funktion der Zellen charakterisiert, die Infektionen kontrollieren. Diese Zellen werden Immunzellen genannt. Wir wollten wissen, warum sie die Infektion nicht kontrollieren können.
Warum ist das wichtig?
Das ist wichtig, weil Menschen mit CF Infektionen mit Bakterien bekommen, die gesunde Menschen nicht befallen. Leider können die meisten dieser Bakterien nicht durch eine gewöhnliche Therapie beseitigt werden und viele Menschen mit CF können die Infektion nicht allein wieder loswerden und werden sehr krank. Deshalb müssen wir Wege finden, um die Funktion der Immunzellen von Menschen mit CF zu verbessern und ihnen helfen, die Infektion zu besiegen.
Wie sind Sie vorgegangen?
Wir haben eine Funktion der Immunzellen studiert, die „Autophagie“ genannt wird, was „sich selbst verzehrend“ bedeutet. Autophagie kann schlechte Proteine verdauen und produziert Nährstoffe für Zellen wenn sie hungern. Autophagie kann auch Bakterien verdauen und die Infektion stoppen. Wir haben herausgefunden, dass Autophagie in Immunzellen von Menschen mit CF bzw. bei Mäusen mit einer CF-vergleichbaren Krankheit nicht funktioniert. Wir haben gemessen, ob alle Faktoren, die für eine Autophagie nötig sind, bei CF-Immunzellen in ausreichenden Mengen produziert werden. Wir fanden heraus, dass einige dieser Autophagie-Proteine nur in sehr geringen Mengen produziert werden. In dieser Studie verwendeten wir eine sehr neue Methode, die sogenannte RRBS (reduced representation bisulfite sequencing), die bisher bei CF noch nicht genutzt wurde.
Was haben Sie herausgefunden?
Indem wir RRBS nutzten, fanden wir heraus, dass diese Autophagie-Proteine nicht in ausreichender Menge produziert wurden, weil die Maschinerie, die diese Proteine produziert, durch ein blockierendes Molekül gehemmt wird. Dieses blockierende Molekül heißt Methylgruppe. Wenn die Methylgruppe entfernt wird, ist die Maschinerie in der Lage, die nötigen Autophagie-Proteine zu produzieren. Zum Glück gibt es eine Substanz aus dem grünen Tee, EGCG, die dafür bekannt ist, Methylgruppen aus der Maschinerie, die Proteine produziert, zu entfernen. Es wurde auch bei anderen Krankheiten wie Diabetes und Krebs verwendet. Wir verwendeten EGCG bei lebenden Mäusen und wir konnten sehen, dass es die Autophagie und die Beseitigung der Bakterien verbesserte. EGCG entfernte die Methylgruppe aus der Maschinerie, die Autophagie-Proteine produziert und erhöhte deren Produktion.
Was bedeutet das, und warum muss man bei der Bewertung der Ergebnisse vorsichtig sein?
Diese Studie ist wichtig, weil sie erklärt, warum die CF-Immunzellen es nicht schaffen, die Infektion zu kontrollieren. Sie zeigt außerdem, dass EGCG ihre Funktion verbessern kann und sie befähigt, Bakterien über Autophagie zu verdauen. EGCG kann aus grünem Tee gewonnen werden und hat minimale Nebenwirkungen. Es wurde bereits bei anderen Krankheiten mit schwacher Autophagie verwendet.
Wie geht es weiter?
Die Ergebnisse werden andere Forscher ermutigen, Wege zu finden, um die Autophagie in CF-Immunzellen zu verbessern, um dadurch die Beseitigung von Bakterien zu verbessern.
Quellen
