Überangebot mit Folgen

01.08.2016

Was bringt gesunde Zellen dazu, sich in Tumorzellen zu verwandeln und unkontrolliert zu vermehren? Wissenschaftler der Universität Würzburg haben die Rolle eines besonderen Proteins in diesem Prozess untersucht – und dabei die Antwort auf einen alten Streit gefunden.

Bild: Wirkweise des Enzyms MYC auf die Zelle; Copyright: Elmar Wolf

Mit steigender Konzentration aktiviert das Protein Myc in Zellen eine zunehmende Zahl von Genen. Das führt jenseits eines bestimmten Levels dazu, dass die Zelle sich in eine Tumorzelle verwandelt; ©Elmar Wolf

Der Transkriptionsfaktor Myc trägt ein doppeltes Gesicht: Auf der einen Seite ist das Protein unerlässlich für das Wachstum und die Vermehrung von Zellen. Auf der anderen Seite findet es sich in so gut wie jeder Krebszelle – allerdings in einer deutlich erhöhten Konzentration. Die Vermutung, dass Myc eine tragende Rolle spielt, wenn Zellen entarten, liegt also auf der Hand. Wie dieser Prozess detailliert vonstattengeht, darüber gibt es bislang jedoch unterschiedliche Theorien.

Eine neue Studie Würzburger Wissenschaftler zeichnet nun ein neues Bild von den Vorgängen im Zellinneren. Demnach ist eine hohe Konzentration der Myc-Proteine Voraussetzung dafür, dass Tumoren entstehen. Entstanden ist diese Studie am Lehrstuhl für Biochemie und Molekuarbiologie der Universität Würzburg; verantwortlich dafür ist der Nachwuchsgruppenleiter Dr. Elmar Wolf.

"Der bisherigen Lehrmeinung nach aktiviert der Transkriptionsfaktor Myc eine Reihe von Genen, die für Zellwachstum und -teilung verantwortlich sind", erklärt Wolf. Etwa im Darm: Dort sind die Zellen, die die Schleimhaut bilden, so gefordert, dass ihre Lebenszeit extrem kurz ist. Ungefähr einmal pro Woche muss sich deshalb die Darmschleimhaut komplett erneuern – was unter normalen Myc-Konzentrationen problemlos geschieht. Wird in einer Zelle Myc jedoch im Übermaß produziert, seien auch diese Gene deutlich aktiver; die Zelle verwandelt sich zur Tumorzelle – so die bisherige Annahme. Eine Sichtweise, die Elmar Wolf nicht teilt: "In Wirklichkeit sind die Vorgänge nicht so einfach."

Tatsächlich aktiviert Myc in der Realität in Tumorzellen nicht nur die bekannten Gene. Wie Wolf zeigen konnten, dockt das Protein mit steigender Konzentration an weitere Gene an und sorgt dafür, dass diese verstärkt abgelesen werden. "Myc bindet unter normalen Levels an bestimmte Gene mit einer hohen Affinität. Steigt jedoch der Level an, aktiviert es auch Gene mit einer niedrigen Affinität", erklärt Wolf das Prinzip. Je nach Level fanden die Wissenschaftler unterschiedliche Genaktivierungsmuster, die jeweils unterschiedliche Prozesse in Gang setzten.

"Hohe Affinität": Dazu gehören die Gene, die Zellwachstum und -teilung steuern. "Niedrige Affinität": Hier aktiviert Myc Gene, die Prozesse steuern, die auf andere Weise das Tumorwachstum fördern. "Beispielsweise muss der Tumor mit Nährstoffen versorgt werden, damit er wachsen kann. Dazu benötigt er Blutgefäße", erklärt Wolf. Und für die Bildung neuer Blutgefäße seien Gene zuständig, an die Myc erst dann andockt, wenn es in hoher Konzentration in der Tumorzelle vorhanden ist.

Migration ist ein weiteres Beispiel für solch einen Prozess, den Myc startet, indem es Gene mit einer niedrigen Affinität aktiviert. Er versetzt die Tumorzellen dazu in die Lage, sich auf Wanderschaft zu begeben und an anderer Stelle im Körper Tochtergeschwulste, sogenannte Metastasen, zu bilden.

Die Beobachtung, dass sich die Auswirkungen von Myc im gesunden Körper (Aktivierung von Genen mit "hoher Affinität") und in Tumoren (Aktivierung von Genen mit "niedriger Affinität") unterscheiden, eröffnet nach Ansicht der Wissenschaftler faszinierende neue Möglichkeiten in der Tumortherapie: „Wäre es möglich, die Funktion von Myc mit einem Medikament zu hemmen, so sollte es, in Anbetracht dieser Arbeit, eine Dosierung geben, bei der die tumorerzeugenden Eigenschaften von Myc gehemmt werden könnten, während die für das gesunde Gewebe wichtigen Funktionen von Myc erhalten blieben“, sagt Elmar Wolf.

Im Gegensatz zu klassischen Chemotherapeutika, die alle sich stark teilenden Gewebe, wie etwa die Darmwand, abtöten, wäre eine solche Tumortherapie dann deutlich nebenwirkungsärmer. Allerdings ist es bisher nicht möglich, die Myc-Funktion durch ein Medikament zu hemmen. Daran wird jedoch international intensiv geforscht.

MEDICA.de; Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg 

Mehr über die Julius-Maximilians-Universität Würzburg unter: www.uni-wuerzburg.de