Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Schalter entscheidet zwischen Reparatur und Zelltod

28.09.2016

Eine der wichtigsten Entscheidungen, die eine Zelle zu treffen hat, ist eine Frage von Leben und Tod: kann ein Schaden repariert werden oder ist es sinnvoller zellulären Selbstmord zu begehen um weitere Schädigung zu verhindern? In einer Kaskade eines bisher wenig verstandenen Signalweges konnten Forscher des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD an der Universität zu Köln ein Protein identifizieren (UFD-2), das eine Schlüsselrolle in dem Prozess einnimmt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.

Die genetische Information einer jeden Zelle liegt in ihrer Sequenz der DNA-Doppelhelix. Doppelstrangbrüche der DNA, die durch Strahlung hervorgerufen werden können, sind eine gefährliche Bedrohung für die Zelle und können zu Krebs führen wenn sie nicht repariert werden.


Keimbahn von C. elegans. Schädigung der DNA induziert die Bildung großer UFD-2-Komplexe in C. elegans. Dort wird die Entscheidung zwischen Reparatur und Tod getroffen. Das Protein UFD-2 ist rot gefärbt, die DNA ist bläulich sichtbar. Bild: Leena Ackermann

Beschädigte Zellen stehen daher vor der Entscheidung, ob die Brüche ausgebessert werden können oder entfernt werden müssen, um Krebs zu verhindern. Dies geschieht durch ein zelluläres „Selbstmord-Programm“, das Apoptose genannt wird.

Björn Schumacher, einer der Hauptautoren der Studie, erklärt: „Innerhalb von Sekunden nach der Schädigung setzen verschiedene Mechanismen ein. Auf eine schizophrene Art und Weise beginnen die Zellen sowohl die Reparatur als auch die Vorbereitung für die Apoptose. Wir identifizierten einen unbekannten Mechanismus, der die Signale sowohl der stattfindenden Reparatur als auch die der Zelltod-Maschinerie integriert. Ein Protein, UFD-2, bildet große Komplexe an den Brüchen und prüft, ob die Reparatur fortgesetzt wird oder es für die Zelle Zeit ist zu sterben.“ In diesem Prozess ist UFD-2 ein Knotenpunkt, der Signale empfängt und gibt.

Die Experimente wurden an dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans durchgeführt. „Für unsere Forschung untersuchten wir unterschiedliche Stämme von C. elegans, sowohl vom Wildtyp als auch genetisch modifizierte. Sie wurden ionisierender Strahlung ausgesetzt und danach untersucht“, erklärt Leena Ackermann, Erstautorin der Studie. Schumacher ergänzt:

„Die Ergebnisse sind wichtig um besser zu verstehen, warum und wie eine Zelle sich für Reparatur oder Tod entscheidet. Verläuft die Reparatur erfolgreich oder ist doch die Apoptose nötig? Zellen, denen UFD-2 fehlt, können keine Apoptose durchführen. Bei Menschen kann das das Risiko erhöhen, dass sich eine beschädigte Zelle zu Krebs entwickelt.“

Alle Proteine, die eine Rolle bei diesem Mechanismus spielen, finden sich auch in Menschen. Die Erkenntnisse sind von hoher Relevanz um zu verstehen, wie DNA-Schäden zu Krebs führen. Außerdem sind DNA-Schäden ein wichtiger Faktor im Alterungsprozess. Auch wenn Apoptose vor Krebs schützt, kann exzessive Apoptose zu Gewebeabbau und Alterung führen. Thorsten Hoppe, ebenfalls Hauptautor der Studie, identifizierte UFD-2 bereits als Regulator für den Abbau von Proteinen. Hier bildet UFD-2 Regulationszentren, die die Reparatur der DNA und den Zelltod koordinieren.

Thorsten Hoppe hofft auf weitere Fortschritte in der Tumortherapie: „Das Wissen aus dieser Studie bietet neue Perspektiven, wie man Krebs pharmazeutisch bekämpfen kann. Es könnte möglich sein, den ausgewogenen Prozess von Proteinabbau und Apoptose zu manipulieren und damit die Entfernung von Tumorzellen effektiver zu machen.“

Die Original-Veröffentlichung erschien am 26. September in Nature Structural & Molecular Biology.
Leena Ackermann, Michael Schell, Wojciech Pokrzywa, Éva Kevei, Anton Gartner, Björn Schumacher und Thorsten Hoppe: E4 ligase–specific ubiquitination hubs coordinate DNA double-strand-break repair and apoptosis.
DOI: 10.1038/nsmb.3296.

Kontakt:
Thorsten Hoppe
Principal Investigator, Chair for Protein Homeostasis in Development and Aging
Tel. +49 221 478 842 18
thorsten.hoppe[at]uni-koeln.de

Björn Schumacher
Principal Investigator, Chair for Genome Stability in Ageing and Disease
Tel. +49 221 478 84202
bjoern.schumacher[at]uni-koeln.de

Gabriele Rutzen | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-koeln.de/

Weitere Berichte zu: Apoptose Caenorhabditis elegans DNA-Schäden Krebs Molecular Biology Zelle Zelltod dna protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie