Protein verhindert unkontrollierte Zellteilung

News: Protein verhindert unkontrollierte Zellteilung

Wie schnell unsere 'Kerze des Lebens' abbrennt, könnte in den Zellen durch ein Enzym, die so genannte Telomerase, bestimmt sein. Ohne das Protein verkürzen sich die Chromosomenenden nach jeder Zellteilung, bis sie schließlich zu kurz sind, um die Zellfunktionen weiter aufrecht zu erhalten - die Zelle stirbt. Umgekehrt ist im Krebsgewebe das Enzym ständig aktiv, sodass die Zellen unkontrolliert wachsen. Forscher fanden nun heraus, dass in der Bäckerhefe ein bestimmtes Protein direkt verhindern kann, dass die Telomerase aktiv ist. Das Protein ist in ähnlicher Weise auch beim Menschen vorhanden und könnte dazu beitragen, Krebs besser zu heilen.

Im Gegensatz zu einer Maschine, die ab Inbetriebnahme zunehmend verschleißt, regenerieren Organismen viele beanspruchte "Teile" ständig neu. Dazu müssen sich die Zellen fortwährend teilen, wie wir es beispielsweise bei den Haut- oder Haarzellen beobachten können. Erreichen sie ihre natürliche Altersgrenze, verlieren die Zellen jedoch weitgehend ihre Fähigkeit sich zu teilen, es kommt zu Funktionsstörungen und schließlich zum Tod. Die Anzahl der möglichen Zellteilungen – und damit die Lebensdauer – scheint jedoch von vorneherein durch die Länge der Chromosomenenden, der so genannten Telomere, festgelegt zu sein. Sie verkürzen sich mit jeder Teilung, bis sie schließlich so kurz geworden sind, dass sie ihre Funktionen – unter anderem das Stabilisieren der Chromosomen – nicht mehr erfüllen können, und die Zelle dann stirbt. Da sich einige Zellen jedoch viel öfter teilen müssen als andere, fügt bei ihnen ein spezielles Enzym – die so genannte Telomerase – nach jeder Teilung wieder ein Stückchen an die Chromosomenenden an. In den meisten ausdifferenzierten Geweben ist die Telomerase allerdings nicht mehr aktiv. Nur in den sich unentwegt teilenden Krebszellen ist sie auch im ausdifferenzierten Zustand noch funktionstüchtig, was diese Zellen so gefährlich macht. Wie allerdings die Aktivität der Telomerase kontrolliert wird, ist noch unbekannt.

Die Molekularbiologin Virginia Zakian und ihre Mitarbeiter von der Princeton University entdeckten nun, dass ein Protein – das so genannte Pif1p – die Telomerase direkt inaktiviert und somit verhindert, dass sich die Telomere nach der Teilung wieder verlängern (Science vom 4. August 2000). Durch eine kleine Mutation machten die Forscher das Protein funktionslos und fanden dabei heraus, dass das Enzym nun keine DNA-Doppelstränge mehr an den Telomeren entwirren konnte. Zellen, die eine hohe Telomeraseaktivität aufwiesen, teilten sich daraufhin weiter und die Chromosomenenden verlängerten sich weiterhin ungehindert. Die Forscher glauben, dass das Protein die Verbindung zwischen den Chromosomen und der Telomerase vorübergehend trennt, welche sich ausbildet, wenn die Telomeren synthetisiert werden. Damit hatten die Forscher einen Hinweis darauf, dass das Protein im Gegensatz zu anderen Substanzen, welche die Telomeraseaktivität beeinflussen können, direkt an den Telomeren angreift. Obwohl die Wissenschaftler an Pilzen der Bäckerhefe experimentierten, gehen sie davon aus, dass auch im Menschen der gleiche Funktionsmechanismus vorliegt, da sie dort sehr änliche Proteine fanden und der Prozess einen grundlegenden Schritt in der Evolution darstellt.

In der Krebstherapie suchen Wissenschaftler bereits seit einiger Zeit nach Möglichkeiten, die Aktivität der Telomerase zu stören, um das unkontrollierte Wachstum der Krebszellen zu stoppen. "Es wäre sehr erfreulich, wenn herauskäme, ob das Protein auch im Menschen in ähnlicher Weise funktioniert und uns so Einblicke in Krebserkrankungen beim Menschen ermöglicht", meint Zakian.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 19.6.2000
"Gefahrvolle Hoffnung"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 9.5.2000
"Neue Kenntnisse, neue Möglichkeiten"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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