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2. März 2018

Wenn sich DNA vorschnell verdoppelt

Die Teilung einer Zelle ist ein hochkomplexer Vorgang. Neue Forschungsergebnisse der Universität Genf geben einen Einblick, wie Krebs entsteht, wenn die DNA bei der Zellteilung unter dem Einfluss von Krebsgenen vorzeitig repliziert wird.

Lebewesen bestehen aus Zellen, die sich teilen können. Auf diesem Weg wachsen und erneuern sich Organismen. Bei einer Teilung in zwei Tochterzellen verdoppelt die Zelle ihr gesamtes Erbgut – bestehend aus sechs Milliarden Basenpaaren – innerhalb von wenigen Stunden. Wie man heute weiss, startet der Verdopplungsprozess an bestimmten Stellen der DNA – sogenannten 'Origins' – und dehnt sich von dort über das ganze Erbgut aus. Die Origins standen nun im Zentrum eines Forschungsprojekts um den Genfer Molekularbiologen Prof. Thanos Halazonetis. „In unserer Untersuchung haben wir eine neue Methode verwendet, um Origins in menschlichen Zellen zu identifizieren. Wir haben dabei festgestellt, dass Krebszellen mehr Origins als normale Zellen haben. Die krebsspezifischen Origins befinden sich innerhalb von Genen und führen zu Kollisionen zwischen den zelleigenen Maschinerien für Replikation (Verdopplung der DNA) und Transkription (Nutzung der DNA zur Protein-Produktion).“

Ohne Inaktivierung entsteht Krebs

Warum aber ist die Identifizierung von Origins für die Wissenschaftler so interessant? Weil diese offenbar eine wichtige Rolle spielen, wenn sich gesunde Zellen in Krebszellen verwandeln, wie Prof. Halazonetis erläutert: „Jene Origins, die innerhalb von Genen liegen, also die krebsspezifischen Origins, müssen inaktiviert werden, bevor Zellen mit der Replikation ihrer DNA beginnen. Dies geschieht in normalen Zellen, allerdings nicht in Krebszellen. Vielmehr replizieren letztere ihre DNA vorzeitig. Dabei schädigen die krebsspezifischen Origins das Genom.“ Die Inaktivierung der Origins, die innerhalb von Genen liegen, ist also essentiell für eine 'gesunde' Zellteilung. Allerdings wird diese Inaktivierung nicht immer rechtzeitig durchgeführt, wie die Genfer Forscher herausfanden: Die Krebsgene Cyclin E und Myc können eine vorzeitige Verdopplung des Erbguts provozieren. Dann erfolgt die oben beschriebene Inaktivierung nicht rechtzeitig – die Folge ist die Entstehung eines Krebstumors.

Origins gezielt beeinflussen

Die Genfer Forscher haben ihre neusten Erkenntnisse zur Tumorentstehung in der Fachzeitschrift 'Nature' veröffentlicht. Die Forschungsresultate könnten mittelfristig die Grundlage für neue Krebsbehandlungen hervorbringen, wie Molekularbiologe Thanos Halazonetis sagt: „Wir verstehen nun, warum an Krebszellen – anderes als bei gesunden Zellen – DNA-Schäden entstehen, wenn diese ihre DNA replizieren. Dieses Wissen wird uns bei der Entwicklung neuer Krebstherapien helfen. Wir könnten zum Beispiel Krebszellen dazu stimulieren, sogar noch mehr krebsspezifische Origins zu aktivieren und so noch mehr DNA-Schäden herbeizuführen. Im Labor machen wir das bereits. Wir können auch die Gene hemmen, die bei der Reparatur der Schäden mitwirken, die aus den Replikation-Transkription-Kollisionen resultieren. Im Labor haben wir auch mit diesem Vorgehen bereits Erfolge erzielt. Der Mechanismus, den wir in unserer letzten wissenschaftlichen Veröffentlichung beschrieben haben, ist zentral für die Krebsentstehung. Deshalb könnten die therapeutischen Ansätze, die wir vorschlagen, zu sehr wirkungsvollen Therapien mit wenig Nebenwirkungen für Patientinnen und Patienten führen. Das ist heute kein Traum mehr.“

Genfer Forscher haben ein vertieftes Verständnis zur Entstehung von #Krebszellen gefunden. http://bit.ly/2F4YQ3I #iph
Wie Krebszellen entstehen
Die Replikations- (grün) und Transkriptions- (braun) Maschinerien sind auf Genen, die Origins auf sich tragen, gleichzeitig aktiv. Das führt zu gegenseitiger Störung und zur Entstehung von DNA-Schäden.  
 

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