Kopflose Kaulquappen und Krebs – Folgen von Störungen der zellulären Kommunikation

Hochkomplexe biochemische Signalsysteme geben den Zellen des Körpers die Befehle zur Zellteilung, zum Wachstumsstopp oder zur Spezialisierung auf bestimmte Aufgaben. Eines der wichtigsten unter den zellulären Kommunikationssystemen ist der Wnt-Signalweg, der die Embryonalentwicklung steuert, aber auch bei der Tumorentstehung eine Rolle spielt. Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum konnten nun eine entscheidende Wissenslücke in der gut erforschten Abfolge dieser biochemischen Signale schließen.

Rund 20 verschiedene Vertreter der Wnt-Proteinfamilie starten eine Signalkaskade, die Befehle von speziellen Andockstellen auf der Zellmembran über das Zytoplasma bis in den Zellkern weiterleiten. Die Zelle reagiert auf das Signal, indem Sie bestimmte Gene an- oder abschaltet. Wissenschaftler um Professor Dr. Christof Niehrs beschreiben in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature den entscheidenden Schritt der Signalweiterleitung von der Zellmembran ins Zellplasma – eine bislang unbekannte Etappe auf dem Weg der Nachrichtenübermittlung. Das Enzym Casein Kinase 1gamma (CK1gamma), so zeigten sie, ist unerlässlich, um die Wnt-Signale von den Rezeptoren der Zellmembran ins Zellinnere weiterzuleiten.

Bei Wirbeltieren entscheiden Wnt-Signale über die Ausprägung der Körperachsen. Dass CK1gamma eine wichtige Komponente des Wnt-Signalwegs ist, zeigten die Heidel-berger Forscher an der Wirkung des Enzyms auf Embryonen des Krallenfrosches Xenopus. Wird CK1gamma im Froschembryo ausgeschaltet, so entwickeln sich Kaulquap-pen mit verkümmertem Hinterleib und vergrößertem Kopf. Erhöhen die Wissenschaft-ler dagegen die CK1gamma-Konzentration im Embryo, so resultieren daraus missgebildete kopflose Kaulquappen.
Die Funktion von CK1gamma ist in der Evolution hoch konserviert: Eine Blockade von CK1gamma unterbricht auch in Zellen der Taufliege Drosophila den Wnt-Signalweg.

Da bei den meisten häufigen Tumorerkrankungen Veränderungen in verschiedenen Genen des Wnt-Wegs beschrieben sind, steht dieser zelluläre Kommunikationsweg im Zentrum des Interesses der Krebsforschung. Je lückenloser die einzelnen Schritte aufgeklärt sind, desto mehr Möglichkeiten bieten sich, mit modernen Therapeutika gezielt in die fehlgeleitete Kommunikation entarteter Zellen einzugreifen.

Publikation: Gary Davidson, Wei Wu, Jinlong Shen, Josipa Bilic, Ursula Fenger, Peter Stannek, Andrei Glinka und Christof Niehrs: Casein kinase 1gamma couples WNT receptor activation to cytoplasmic signal transduction. Nature, 8. Dezember 2006