Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genfamilie führt auf eine neue Spur zur Entstehung von Krebs

16.12.2004


So winzig Zellen sind, besitzen sie doch ein eigenes Recyclingsystem, mit dem Eiweiße und ganze Zellorgane abgebaut werden können. Autophagie nennen Forscher diesen Prozess. Die Tübinger Zellbiologin Dr. Tassula Proikas-Cezanne hat eine neue Genfamilie, welche die Bauanleitungen von Autophagie-Werkzeugen enthält, untersucht und dabei eine Spur zur Entstehung von Krebstumoren gefunden.



Fehlreguliertes Recyclingsystem im Verdacht - Warum Zellen sich selbst verdauen



Das Erbgut des Menschen wird bald vollständig entziffert sein. Doch viel spannender als die bloße Auflistung der endlosen Reihen der Genbausteine ist der nächste Schritt: die Erforschung der Funktion der einzelnen Gene. Gene dienen der Zelle als Baupläne, nach deren Anleitung sie Eiweiße zusammenbaut. Die wissenschaftliche Arbeit von Dr. Tassula Proikas-Cezanne hat nun gezeigt, dass eine neue Gruppe strukturell verwandter Eiweiße mit dem Namen WIPI beim Menschen eine wichtige Rolle im Prozess der Autophagie spielt. Durch Autophagie, wörtlich das "Selbstfressen", verdaut die Zelle Eiweiße oder auch funktionsunfähige Zellorgane, um die Einzelteile als Baustoffe wiederzuverwenden. Die Tübinger Wissenschaftlerin hat außerdem deutliche Hinweise dafür gefunden, dass eine fehlregulierte Autophagie an der Entstehung von Krebstumoren beteiligt sein könnte. Ihre Forschungsergebnisse werden mit Kollegen vom Institut für Zellbiologie der Universität Tübingen, Anja Gaugel und Prof. Alfred Nordheim, und vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tancred Frickey und Prof. Andrei Lupas, jetzt in der neuesten Ausgabe des internationalen Fachjournals ONCOGENE veröffentlicht (ONCOGENE 16.12.04, Ausgabe 23, Nummer 58).

Trotz der irreführenden Bezeichnung ist die Autophagie kein krankhafter Prozess - im Gegenteil, er muss in allen gesunden Zellen des Körpers ablaufen, um Eiweiße oder Organellen, die winzigen Zellorgane, aus dem Verkehr zu ziehen und zu recyceln. "Die Autophagie wird auch gezielt eingeschaltet, wenn die Zelle wenig Nährstoffe zur Verfügung hat. Sie kann Bausteine und Energie dann für die überlebensnotwendigen Vorgänge gebrauchen", erklärt Alfred Nordheim. Forscher schätzen, dass 99 Prozent aller Eiweiße, die meist als biochemische Werkzeuge in der Zelle fungieren, durch Autophagie abgebaut werden. Durch Abbau kann die Zelle auch die Arbeitszeit der Eiweiß-Werkzeuge regulieren. Wenn zum Beispiel die Mitochondrien, Organellen, die auch als Kraftwerke der Zelle bezeichnet werden, geschädigt sind, können sie gefährliche Radikale freisetzen. Diese können Veränderungen in den Genen verursachen. "Wenn die Autophagie richtig funktioniert, werden die beschädigten Mitochondrien in eine Membran eingeschlossen und darin von speziellen Eiweiß-Werkzeugen auseinander genommen, die Zelle überlebt", sagt Nordheim. Ist die Zelle stark geschädigt, kann die Autophagie dazu beitragen, sie ganz abzubauen. Die Zelle begeht dann sozusagen einen geregelten Selbstmord. Hier sehen die Forscher eine wahrscheinliche Verbindung zur Entstehung von Krebs: Wenn die Prozesse der Autophagie gestört sind, werden geschädigte, aber noch teilungsfähige Zellen nicht beseitigt und könnten zu Tumoren auswachsen.

Tatsächlich hat Tassula Proikas-Cezanne beim Vergleich normaler Zellen von Krebspatienten mit Zellen aus den Tumoren festgestellt, dass die WIPI-Gene bei manchen Krebsarten fehlreguliert waren. Der Name WIPI dieser Genfamilie leitet sich aus der englischen Bezeichnung der zugehörigen Eiweiße ab, die charakteristischerweise mit Phospholipiden interagieren können (WD-repeat protein interacting with phospholipidinoside - WIPI). "Eine Gruppe der WIPI-Gene wurde in den Tumorzellen bei Haut- und Gebärmutterkrebs deutlich häufiger abgelesen. Das Ablesen der anderen WIPI-Gengruppe erscheint in Tumorzellen des Bauchspeicheldrüsen- und Nierenkrebses unterdrückt. Diese Beobachtungen müssen nun genauer untersucht werden, aber interessant ist der Zusammenhang mit der Autophagie: Mindestens eines der WIPI-Eiweiße ist an Autophagie-Prozessen in menschlichen Zellen beteiligt", fasst Proikas-Cezanne ihre Beobachtungen zusammen. Die Tübinger Forscher gehen davon aus, dass die Prozesse der Autophagie die Tumorbildung erst unterdrücken und dann begünstigen können. Andere Wissenschaftlerteams haben mit dem Beclin-Gen ebenfalls eine Verbindung zwischen Autophagie und Tumorbildung gefunden. Darüber hinaus scheint auch eine Verbindung zwischen Fehlern in der Regulation der Autophagie und neurodegenerativen Erkrankungen, bei denen Nervenzellen zerstört werden, wie zum Beispiel Chorea Huntington (Veitstanz) oder Alzheimer, zu bestehen.

Wie sich bei ganzen Lebewesen aus den Abstammungslinien zum Beispiel vom Ein- zum Vielzeller oder vom Affen zum Menschen Stammbäume zeichnen lassen, kann man auch einzelne Gene nach Abstammungslinien ordnen. Einen solchen Stammbaum haben Tassula Proikas-Cezanne und Alfred Nordheim in Zusammenarbeit mit Tancred Frickey und Andrei Lupas für die WIPI-Gene erstellt. Unterschiedliche Gene, die sich im Laufe der Zeit aus einem gemeinsamen Vorläufer-Gen entwickelt haben, können die Forscher an ähnlichen oder übereinstimmenden Sequenzbereichen als Verwandte identifizieren. "Auch Würmer und Pflanzen haben WIPI-Gene und nutzen den Prozess der Autophagie. Der Recyclingmechanismus ist sehr früh in der Evolution entstanden und ist in der Hefe gut untersucht", sagt Proikas-Cezanne. Die WIPI-Gene kommen in allen Organismen von der einzelligen Hefe über Pilze und Fruchtfliege bis hin zu Wirbeltieren vor. "Zum Beispiel kann der Wurm Caenorhabditis elegans, ein genetisch gut erforschtes Tier, sich in Hungerzeiten zurück in eine Art Dauerlarve verwandeln und so längere Zeit überleben. Der Dauerzustand wird ebenfalls durch Autophagie eingeleitet", erklärt Nordheim. Auch die dreidimensionale Struktur der WIPI-Eiweiße hat sich über extrem lange Zeiträume der Evolution erhalten, sie erinnert an einen Propeller mit sieben Rotorblättern. "Wenn Gene beziehungsweise die durch sie codierten Eiweiße in ihrer Struktur so lange überdauern, deutet das prinzipiell auf eine schwer entbehrliche Funktion hin", sagt der Wissenschaftler.

Die Tübinger Zellbiologen wollen nun vor allem der heißen Spur des Zusammenhangs zwischen der Regulierung der WIPI-Gene und der Tumorbildung nachgehen. Denn möglicherweise hätte man damit einen neuen Ansatzpunkt, um Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung von Krebs zu nehmen. Die Universität, berichten die Forscher, hat über die WIPI-Gene ein Patent beim deutschen Patentamt in München angemeldet, um die mögliche Nutzung der Erkenntnisse in der Biotechnologie und pharmazeutischen Industrie verwerten zu können. (6196 Zeichen)

Nähere Informationen:

Dr. Tassula Proikas-Cezanne, Tel. 07071/29788-95, E-Mail: tassula.proikas-cezanne@uni-tuebingen.de
Prof. Alfred Nordheim, Tel. 07071/29788-97, E-Mail: alfred.nordheim@uni-tuebingen.de

Interfakultäres Institut für Zellbiologie
Abteilung Molekularbiologie
Auf der Morgenstelle 15, 72076 Tübingen
Fax 07071/295359

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/uni/qvo/pd/pd.html

Weitere Berichte zu: Autophagie Eiweiß Gen Genfamilie Proikas-Cezanne WIPI-Gene Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Parasitenflirt: Molekulare Kamera zeigt Paarungszustand von Bilharziose-Erregern in 3D
19.09.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

nachricht Ein Traum von einem Schaum
19.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

10. Cottbuser Medienrechtstage zu »Fake News, Hate Speech und Whistleblowing«

18.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parasitenflirt: Molekulare Kamera zeigt Paarungszustand von Bilharziose-Erregern in 3D

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Ausschreibung des Paul-Martini-Preises 2018 für klinische Pharmakologie

19.09.2017 | Förderungen Preise