Krebszellen: Stabilität fürs Erbgut

10/05/2013
Foto: DNA

G-Quadruplexe sind knotenartige Stellen in der DNA, an denen viele Guanin (Nukleinsäure) eine Kernfunktion ausüben; © Katrin Paeschke

In Krebszellen befindet sich das Erbgut oft in einem chaotischen, instabilen Zustand. Eine Forschungsgruppe aus dem Würzburger Biozentrum fand nun heraus, welche Enzyme die DNA stabilisieren können.

In gesunden Zellen des Menschen liegt das Erbgut in aller Regel hoch geordnet vor: Die DNA ist fein säuberlich in genau 46 Chromosomen verpackt. In Krebszellen bietet sich oft ein anderes Bild: Chromosomen können zerbrochen oder auf andere Weise beschädigt sein; manchmal ist sogar das gesamte Erbgut wild durcheinandergewürfelt.

Für die Stabilität des Erbguts sind Enzyme wichtig, die sich im Lauf der Evolution kaum verändert haben. Das berichtet eine Biochemie-Forschungsgruppe der Universität Würzburg mit Kollegen aus den USA und der Schweiz. Die Forscher wissen nun auch, an welchen Stellen der DNA die Enzyme ihre Wirkung ausüben.

Bei den Enzymen handelt es sich um die sogenannten Pif1-Helikasen. „Egal ob in Bakterien, Hefezellen oder beim Menschen: Die Pif1-Helikasen oder ihre Homologe haben überall die gleiche Funktion; sie stabilisieren das Erbgut“, sagt Doktor Katrin Paeschke.

Wie wichtig die Helikasen sind, zeigt sich besonders dann, wenn sie nicht mehr funktionieren. „Das ist häufig in Brustkrebszellen der Fall“, so Paeschke. Deutliche Folgen habe es auch, wenn die Enzyme in Zellen der Bäckerhefe mutieren: Dann kommt es in deren Erbgut zu dramatischen Zerfallsprozessen.

Ihre stabilisierende Wirkung entfalten die Helikasen an speziellen Strukturen im Erbgut, den sogenannten G-Quadruplexen. „Das sind knotenartige Elemente, die im DNA-Molekül auftreten können“, erklärt die Forscherin. Diese Strukturen erfordern besonderen Schutz: Wo sie auftreten, zerbricht die DNA sehr leicht. Ohne die schützenden Helikasen kommt es rund um die Knoten zu besonders chaotischen Veränderungen, wie Paeschkes Team beobachtet hat.

Für die Krebstherapie haben diese neuen Erkenntnisse keine unmittelbaren Konsequenzen. „Für die fernere Zukunft ist es denkbar, dass man über die Regulierung der G-Quadruplexe den Zusammenbruch des Erbguts in Krebszellen vielleicht bremsen kann“, sagt Paeschke. Aber zunächst einmal wollen die Biochemikerin und ihr Team einen anderen Aspekt untersuchen: „G-Quadruplexe werden auch in gesunden Zellen in Anwesenheit der Pif-Helikasen fehlreguliert. Wir möchten analysieren, wie diese wichtigen Strukturen unter diesen Umständen repariert werden.“

MEDICA.de; Quelle: Universität Würzburg