Ein kleiner Schritt auf den Wegen des Schicksals

News: Ein kleiner Schritt auf den Wegen des Schicksals

Forscher des University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas haben eine neue Komponente innerhalb des Wnt-Signalweges identifiziert, der für die Entwicklung der Tiere - von Würmern bis zu Menschen - eine entscheidende Rolle spielt. Die Embryonalentwicklung von Fröschen konnte zum Beispiel bewußt in Richtung auf die Ausbildung einer verdoppelten Körperachse gesteuert werden. Die Identifizierung des Proteins (Caseinkinase I) sollte zu einem besseren Verständnis der molekularen und biochemischen Einzelheiten führen, die Schicksal und Wachstum von Zellen steuern.

Während der Entwicklung mehrzelliger Organismen müssen sich einzelne Zellen oder Zellgrupen für unterschiedliche Differenzierungsrichtungen entscheiden. Noch undifferenzierte Zellen werden durch Information aus ihrer Umgebung beeinflußt und schlagen einen entsprechenden Entwicklungsweg ein. Als Informationslieferanten werden Signalmoleküle oder Morphogene vermutet. Die Wnt-Familie stellt eine Gruppe von Signalproteinen dar, welche zum Beispiel in der Entwicklung von Wirbeltieren eine wichtige Rolle spielt. Jetzt wurde eine neue Substanz identifiziert, die Caseinkinase I (CKI), welche der vorläufigen Vorstellung, wie die Wnt-Signalkette funktioniert, einen weiteren Schritt hinzufügt.

Die Wnt-Signalkette reguliert Entwicklungvorgänge, indem es die Gen-Expression beeinflußt. Wnt-Signalstoffe binden sich an Rezeptoren der Zelloberfläche und gelangen so in die Zelle. Dort beeinflussen sie ein weiteres Protein, welches normalerweise die Wnt-Signalkette abschaltet. Stattdessen vereinigt sich dieses Protein mit DNA-regulierenden Co-Faktoren und dringt in den Zellkern ein, wo es sich mit der DNA der Wnt-Zielgene verbindet und die Gen-Expression beeinflußt.

"Wir wissen, daß der Wnt-Weg für die normale Entwicklung wichtig ist und daß es viele Arten von Krebs bei Menschen gibt, bei denen mutierte Wnt-Komponenten auftauchen", sagte Jon Graff vom University of Texas Southwestern Medical Center. "Wenn wir genau verstehen, wie dieser Signalweg funktioniert, dann sollten wir in der Lage sein, neue gentechnische und pharmakologische Methoden zu entwickeln, die diese Krebsarten entweder verhindern oder heilen."

Graff und seine Mitarbeiter identifizierten durch Experimente an Fröschen und Würmern CKI als Komponente des Wnt-Signalweges. Die Substanz gehört zu einer Familie von Enzymen, welche Phosphatgruppen von einem Spender- auf ein Empfängerprotein übertragen, was oft zu einem Anstieg der Aktivität des letzteren führt. Die Funktion von CKI war bereits bekannt, seine biologische Rolle aber nicht. Die Wissenschaftler entdeckten, daß CKI hilft, Wnt-Signale zu übertragen, nachdem die Signalstoffe in die Zelle eingedrungen sind und bevor das Protein, das den Wnt-Signalweg negativ steuert, beeinflußt wird (nature, Ausgabe vom 23. September 1999).

Die Wissenschaftler haben die Rolle, die CKI spielt, in Fröschen demonstriert. Bei diesen Tieren steuert der Wnt-Signalweg die Ausbildung der Dorsalachse. Wird CKI zusätzlich in Froschembryos injiziert, so entwickelt sich eine zweite Dorsalachse und die Embryos besitzen letztendlich einen verdoppelten Entwurf ihres Dorsalkörpers genau wie eineiige Zwillinge. Als die Forscher die dorsalen Strukturen in Froschembryos durch ultraviolette Bestrahlung zerstörten, konnten sie sie durch Injektion von CKI "retten". Beim dem Nematoden Caenorhabditis elegans zeigten die Forscher, daß ein Hemmen des CKI den Wnt-Signalweg unterbricht und dieselbe Art von abnormalem Wurm erzeugte, die man auch schon früher durch eine Blockade der Wnt-Signale erhalten hatte.

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