Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Zellen auf DNA-Schaden reagieren

20.10.2010
Kommt es zur Schädigung des Erbguts (DNA), werden Reparaturenzyme und Genschalter aktiviert, die über das weitere Schicksal der betroffenen Zellen entscheiden.

Forscher des Max-Delbrück-Centrums (MDC) Berlin-Buch zeigen jetzt, wie der Genschalter NF-kappaB, der ein zelluläres Überlebensprogramm koordiniert, durch DNA Schäden aktiviert wird.

Dr. Michael Hinz, Dr. Michael Stilmann und Prof. Dr. Claus Scheidereit beschreiben einen dualen Signalweg, der die Signalweiterleitung ermöglicht. NF-kappaB wird mit der Resistenz von Krebszellen gegen Strahlen- und Chemotherapie in Verbindung gebracht, die ihre Wirkung durch DNA-Schädigung entfalten (Molecular Cell, DOI 10.1016/j.molcel.2010.09.008)*.

Die menschliche Erbsubstanz wird täglich durch UV-Strahlen, Chemikalien oder giftige Stoffwechselprodukte bedroht. Um bleibende Schäden der Erbsubstanz zu verhindern, verfügen menschliche Zellen über Kontrollsysteme, die DNA-Schäden innerhalb von Sekunden erkennen und schnell reparieren.

Zusätzlich werden zwei gegensätzliche zelluläre Reaktionen ausgelöst, die über das Schicksal der betroffenen Zelle entscheiden. Zum einen können Zellen einen Prozess auslösen, der zu ihrem Absterben führt (programmierter Zelltod), wenn die DNA-Reparatur nicht gelingt. Auf diese Weise wird verhindert, dass geschädigte DNA bei der Zellteilung an Tochterzellen weitergegeben wird.

Andererseits wird der Genschalter NF-kappaB aktiviert, der ein Überlebensprogramm koordiniert und damit dem programmierten Zelltod entgegenwirkt. Letzteres schützt Zellen, die erfolgreich repariert werden konnten, davor zerstört zu werden.

Zwei Wege führen zu NF-kappaB
Bereits 2009 hatte das Forscherteam von Prof. Scheidereit herausgefunden, dass der DNA-Schadenssensor PARP-1 den Genschalter NF-kappaB aktiviert. Das Protein PARP-1 erkennt Schäden in Sekundenschnelle und bildet anschließend im Zellkern einen aus mehreren Proteinen und weiteren Makromolekülen bestehenden Signalkomplex, der das Startsignal für die Auslösung des NF-kappaB Signalweges gibt (Molecular Cell 36, 365–378, November 13, 2009).

Jetzt konnten Dr. Hinz und Dr. Stilmann eine zweite, parallel verlaufende Signalkaskade nachweisen, die ebenfalls für die NF-kappaB Aktivierung notwendig ist. Letztere erfordert das Sensorprotein ATM, welches durch DNA Schäden im Zellkern aktiviert wird, anschließend ins Zytoplasma wandert und dort die Bildung von spezifischen Proteinkomplexen auslöst. Nachfolgend werden Signalproteine, die für die NF-kappaB Aktivierung essentiell sind (u.a. IKKgamma und IKKbeta), biochemisch verändert, zum Beispiel durch Anheftung von Phosphatgruppen oder eines kleinen regulatorischen Proteins (Ubiquitin). Wie die MDC-Forscher herausfanden, wird die Signalweiterleitung durch diese Modifizierungen ermöglicht.

Die Forscher konnten zeigen, dass die von PARP-1 und ATM gebildeten Signalkomplexe eine Reihe von Enzymen enthalten, die ihrerseits die biochemischen Veränderungen der Signalproteine katalysieren. Das koordinierte Zusammenspiel aller am Signalweg beteiligten Komponenten ist für die effiziente Signalübertragung essentiell. Nur wenn sowohl PARP-1 als auch ATM abhängige Signalkaskaden aktiv sind, kann NF-kappaB angeschaltet werden.

NF-kappaB: Verantwortlich für Tumortherapie-Resistenz?
Eine Reihe von experimentellen Befunden deutet darauf hin, dass die Aktivierung des von NF-kappaB vermittelten Überlebensprogramms für die Entwicklung und den Fortbestand von Tumorzellen eine wichtige Rolle spielt. „Bei der Behandlung von Tumorerkrankungen kommt es vor, dass Chemo- und Strahlentherapie nicht anschlagen. Die Aktivierung des Überlebensfaktors NF-kappaB könnte eine der möglichen Ursachen sein“, sagt Prof. Claus Scheidereit, „Sollte sich diese Hypothese bestätigen, könnte die Entschlüsselung des NF-kappaB Signalweges neue Ansätze für pharmakologische Weiterentwicklungen liefern und Verbesserung bestehender Tumor-Therapiekonzepte ermöglichen.“
*A cytoplasmic ATM-TRAF6-cIAP1 module links nuclear DNA damage signaling to ubiquitin-mediated NF-κB activation Michael Hinz1*, Michael Stilmann1*, Seda Çöl Arslan1,2, Kum Kum Khanna3 Gunnar Dittmar4, and Claus Scheidereit1,5
1Max Delbrück Center for Molecular Medicine, Robert-Rössle-Strasse 10, 13125 Berlin, Germany; 2Humboldt University, Institute of Biology, Chausseestrasse 117, 10115 Berlin; 3Signal Transduction Laboratory, Queensland Institute of Medical Research, Brisbane, Queensland 4029, Australia; 4Mass spectrometry facility, Max Delbrück Center for Molecular Medicine, Robert-Rössle-Strasse 10, 13125 Berlin

* These authors contributed equally to this work

Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum
Weitere Informationen:
http://www.mdc-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten