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Bakterientoxin bewirkt Zellselbstmord

01.08.2012
Grundlagenforschung über die Wirkweise von bakteriellen Giftstoffen könnte Inaktivierung von Krebszellen ermöglichen

Das Forschungsteam des Freiburger Pharmakologen Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories hat den Wirkmechanismus eines bakteriellen Toxins aufgeklärt und gezeigt, dass dieser Giftstoff den Selbstmord von Zellen auslöst. Die Arbeit ist im Journal of Biological Chemistry, der am häufigsten zitierten naturwissenschaftlichen Fachzeitschrift, erschienen.


Einfluss des Toxins auf das Wachstum von Zellen: Während im Normalfall eine Signalkette mittels des Schaltermoleküls Ras und des Faktors Raf zum Wachstum der Zelle anregt, unterbricht der Giftstoff durch Anheftung eines Zuckermoleküls die Kette und führt zum Tod der Zelle.
Grafik: Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories

Erst vor wenigen Jahren ist das Toxin TpeL von japanischen Forscherinnen und Forschern entdeckt worden. Es wird vom Bakterium Clostridium perfringens, dem Erreger des Gasbrands, gebildet. Untersuchungen ergaben, dass es sich hierbei um einen Giftstoff aus der Familie der so genannten clostridialen glukosylierenden Toxine handelt. Toxine dieser Art heften ein Zuckermolekül an bestimmte Zielproteine der Wirtszellen und beeinträchtigen hierdurch die natürliche Funktion dieser Proteine.

Die Arbeitsgruppe am Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie sowie dem Centre for Biological Signalling Studies (BIOSS) der Universität Freiburg hat nun gezeigt, wie das Toxin ein wichtiges Schaltermolekül in menschlichen Zellen namens Ras verändert. Auch das entsprechende Zuckermolekül, das an Ras angeheftet wird, konnte identifiziert werden. Ras-Proteine sind wichtige Glieder einer Signalkette, die unter anderem zur Aktivierung des Zellwachstums führt. „Mutationen von Ras-Proteinen werden häufig in Tumoren gefunden und haben eine bedeutende Rolle bei der Krebsentstehung“, sagt Aktories. „Unsere Untersuchungen haben ergeben, dass die Signalkette, die über das Ras-Protein läuft, durch das Toxin unterbrochen wird. Dadurch verhindert es die Interaktion von Ras mit seinem Signalpartner Raf und führt schließlich zum Zelltod.“

Derzeit untersucht das Freiburger Team, ob das TpeL-Toxin in der Lage ist, Krebs erzeugende Ras-Varianten zu inaktivieren. Dies könnte es ermöglichen, Krebszellen mit Hilfe des bakteriellen Toxins zum Selbstmord zu führen.

Originalveröffentlichung:
Guttenberg G, Hornei S, Jank T, Schwan C, Lü W, Einsle O, Papatheodorou P, Aktories K.: Molecular Characteristics of Clostridium perfringens TpeL Toxin and Consequences of Mono-O-GlcNAcylation of Ras in Living Cells.

J Biol Chem, Vol. 287, No. 30, pp. 24929–24940, July 20, 2012.

Kontakt:
Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories
Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5301
E-Mail: klaus.aktories@pharmakol.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

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