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Doppelt hält besser: Weiteres Checkpoint-Enzym für fehlerlose Zellteilung identifiziert

07.07.2015

Eine fehlerfreie Weitergabe des Erbguts während der Zellteilung verhindert, dass Tumorzellen entstehen. Forscher am Biozentrum der Universität Basel haben nun eine wichtige Funktion des menschlichen Enzyms Plk1 entdeckt. Es übernimmt eine wesentliche Rolle bei der Überwachung der Chromosomen-Trennung. Die im Fachjournal «Cell Reports» veröffentlichten Ergebnisse können auch für die medikamentöse Behandlung von Krebs einen wichtigen Hinweis liefern.

Die Zellen des menschlichen Körpers und die darin enthaltene Erbinformation teilen sich milliardenfach, jeden Tag. Verläuft diese Teilung fehlerhaft, kann dies zur Entstehung eines Tumors beitragen. Eine exakte Auftrennung der DNA (Chromosomen) ist somit essentiell, um das Leben der Zellen und damit des gesamten Organismus zu gewährleisten.


Spindelapparat kurz vor der Chromosomenteilung: ein falsch ausgerichtetes Chromosom aktiviert den Checkpoint (grün) und verhindert so eine voreilige Teilung.

© Universität Basel, Biozentrum

Die Forschungsgruppe von Prof. Erich Nigg am Biozentrum der Universität Basel konnte nun zeigen, dass das Enzym Plk1 eine wesentliche Rolle bei der Überwachung der Chromosomen-Trennung übernimmt.

Plk1 hat Checkpoint-Funktion

Dass sich die 23 Chromosomenpaare in unseren Zellen erst dann trennen, wenn alle Parameter stimmen, dafür sorgt ein Überwachungsprozess, ein sogenannter Checkpoint. In dessen Zentrum steht ein Inhibitor, der an den Chromosomen gebildet und als MCC (Mitotic Checkpoint Complex) bezeichnet wird.

Dieser verhindert die Teilung so lange, bis alle Einstellungen am Spindelapparat, dem Teilungsinstrument für die Chromosomen, korrekt sind. «Ebenso wie das Enzym Mps1 sorgt auch Plk1 dafür, dass MCC zusammengebaut wird und seine Funktion als Inhibitor bei der Zellteilung ausüben kann», erklärt Erstautor Conrad von Schubert. «Wie Mps1 hat Plk1 damit Checkpoint-Funktion und somit grossen Einfluss auf die Trennung der DNA.»

Bereits in der Vergangenheit wurden dem Enzyme Plk1 verschiedene Funktionen zugeschrieben, unter anderem beim reibungslosen Auf- und Abbau der Spindel. «Die jetzt entdeckte Funktion von Plk1 im Checkpoint war lange Zeit übersehen worden, da andere Funktionen dieses Phänomen verschleiern», so Conrad von Schubert.

Insgesamt konnte das Forschungsteam nun gleich zwei Signalwege aufzeigen, über die Plk1 den Inhibitor MCC beeinflusst. Dabei unterstützt Plk1 das Enzym Mps1, dessen Checkpoint-Funktion bereits seit längerem bekannt ist. «Plk1 sorgt für eine schnelle und robuste Checkpoint-Aktivierung, indem es ähnlich wirkt wie Mps1, und so Mps1 unter die Arme greift», sagt Conrad von Schubert.

Plk1 beweist evolutionäre Stärke

«Während Plk1 und Mps1 in menschlichen Zellen kooperieren, hat sich Plk1 in anderen Organismen evolutionär sogar durchsetzen können», so Conrad von Schubert. Weil Mps1 beispielsweise dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans abhandengekommen ist, hat hier Plk1 die alleinige Checkpoint-Funktion übernommen, wie eine unabhängige Studie in der gleichen Ausgabe des Fachjournals zeigt.

Kombinierte Medikation gegen Krebs?

Mps1 wird seit kurzem als mögliches Ziel für eine medikamentöse Behandlung von Tumoren untersucht. «Dass Plk1 ebenfalls eine Checkpoint-Funktion bei der Zellteilung ausübt, war aber nicht bekannt», so Conrad von Schubert. Die neuen Erkenntnisse legen nun nahe, bei einer medikamentösen Behandlung von Krebs beide Enzyme als Ziele zu berücksichtigen. «Wirkstoffe gegen Plk1 wurden bereits vor geraumer Zeit entwickelt und in Anbetracht unserer Ergebnisse könnte es interessant sein, das Potenzial einer Kombinationstherapie zu testen.»

Originalbeitrag

Conrad von Schubert, Fabien Cubizolles, Jasmine M. Bracher, Tale Sliedrecht, Geert J.P.L. Kops, and Erich A. Nigg
Plk1 and Mps1 Cooperatively Regulate the Spindle Assembly Checkpoint in Human Cells
Cell Reports, published online June 25, 2015, doi: 10.1016/j.celrep.2015.06.007

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Erich Nigg, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 16 56, E-Mail: erich.nigg@unibas.ch

Heike Sacher, Universität Basel, Biozentrum, Kommunikation, Tel. +41 61 267 14 49, E-Mail: heike.sacher@unibas.ch

Olivia Poisson | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

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