Archaeome - Immunsystem-Interaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Heine
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557305332

Der menschliche Körper wird von Gemeinschaften aus Bakterien, Archaeen, Viren/Phagen und kleinen Eukaryoten bevölkert, dem sogenannten Mikrobiom. Zahlreiche Studien haben eine grundlegende Rolle des menschlichen Mikrobioms für Gesundheit und Krankheit aufgezeigt. Die meisten Mikrobiomstudien konzentrieren sich jedoch ausschließlich auf das bakterielle Mikrobiom und übersehen daher weitgehend die anderen integralen mikrobiellen Bestandteile – insbesondere die Archaeen. Archaeen unterscheiden sich von Bakterien substantiell in Zellstruktur, Stoffwechsel und molekularer Maschinerie. Methanogene Archaeen im Gastrorespirationstrakt nutzen bakterielle Fermentationsprodukte und schaffen damit günstige thermodynamische Bedingungen für eine optimale Funktion des Mikrobioms im Wirt. Obwohl derzeit mehr als 1000 Genome von Darmarchaeen vorliegen, sind die wenigen vorhandenen Archaeenisolate aus dem menschlichen Mikrobiom nur unzureichend charakterisiert, und die Interaktion mit dem Wirt bleibt ein Mysterium. Die Interaktion der Mikroorganismen mit dem Wirt spielt jedoch eine wesentliche Rolle für die Entwicklung, Ausbildung und tatsächliche Funktion des Immunsystems. Insbesondere Methanosphaera Spezies könnten hier eine große Rolle spielen und Asthmarisiken minimieren. Unsere jüngsten Arbeiten haben gezeigt, dass methanogene Archaeen vom angeborenen Immunsystem über ihre RNA durch TLR8/7 erkannt werden, und die Immunaktivierung speziesabhängig ist. Damit die RNA in diesem Fall immunogen wirken kann, muss die archaeelle RNA durch Phagozytose in das endosomale Kompartiment der Immunzellen gelangen. Dieser Prozess der Phagozytose, und insbesondere die zellwand-assoziierten, archaeellen Trigger für die Phagozytose sind völlig ungeklärt, sowie auch die Prozessierung der aufgenommenen Archaeen in den Phagolysosomen bis zur Freisetzung und Präsentation der archaeellen RNA an TLR8/7. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass eine unterschiedliche Immunaktivierung durch Archaeen durch eine unterschiedliche Aufnahme und/oder einen unterschiedlichen Abbau innerhalb des Phagolysosoms bedingt sein könnte, die beide zu unterschiedlichen Mengen an RNA führen, die dann zur Aktivierung von TLR8/7 zur Verfügung stehen. Wir werden in unserem Projekt analysieren, wie sich verschiedene Archaeen aus dem menschlichen Mikrobiom in Bezug auf ihre Zellwandarchitektur und -zusammensetzung unterscheiden, welche menschlichen Rezeptoren für die Aufnahme/Phagozytose von Archaeen verantwortlich sind und welche Archaeen-Zellwandkomponenten die zuständigen Bindungsdomänen tragen. Darüber hinaus untersuchen wir, wie Archaeen nach der Phagozytose prozessiert werden, um die Präsentation ihrer RNA an TLR8/7 zu ermöglichen, und schließlich, ob das Wachstum von Archaeen unter syntrophen Bedingungen ihre immunogene Aktivität verändert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Christine Moissl-Eichinger