Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die Uhr im Kopf falsch tickt

14.03.2014

Eine der häufigsten Ursachen für Krebs beim Menschen sind Mutationen in den Genen für einen Proteinkomplex namens SWI/SNF.

Bisher war aber unklar, wie diese Erbgutveränderungen zur Tumorentstehung führen. Jürgen Knoblich und sein Team vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) konnten nun im Modellorganismus Fruchtfliege erstmals aufdecken, wie im Gehirn als Folge der Erbschäden das Wachstum von Nerven-Vorläuferzellen außer Kontrolle gerät. Ein solches Verständnis des Ursprungsmechanismus eines Tumors ist wichtig, um gezielt Medikamente zu seiner Bekämpfung entwickeln zu können.

Die Bildung von Organen wie zum Beispiel dem Gehirn wird aus einem Pool von Stammzellen gespeist. Diese besitzen die faszinierende Fähigkeit zur asymmetrischen Teilung. Dabei entsteht jeweils wieder eine neue Stammzelle und eine Zelle, die sich über weitere Teilungsschritte zu einer Nervenzelle ausdifferenziert.

„In dieser Stammzellabfolge bewegen sich die Zellen immer von unspezialisiert zu spezialisiert“, erläutert Jürgen Knoblich, Gruppenleiter und Letztautor der aktuellen Studie im Fachmagazin Cell. „Das kehrt sich niemals um, außer in einem Tumor.“

Mit fatalen Folgen: Die Zellen erlangen ihre Fähigkeit zur Selbsterneuerung wieder. Es kommt zu ungebremstem Wachstum und schließlich zu den tödlichen Krebsgeschwüren.

Fruchtfliegen mit Krebs

Den Schuldigen vermuteten die Wissenschaftler um Jürgen Knoblich und seine Postdoktorandin Elif Eroglu in dem SWI/SNF Komplex. Wie viele andere Eiweiße in der Zelle nimmt auch dieser Proteinkomplex regulatorische Aufgaben wahr. Er verändert das sogenannte Chromatin, also die Struktur, in der das Erbmolekül DNA verpackt ist.

Auf diese Weise steuert er, dass ein Gen zur richtigen Zeit abgelesen wird. Interessanterweise gibt es diesen Komplex sowohl bei der Fruchtfliege als auch beim Menschen. Bei Krebsarten wie Hirntumoren oder Leukämie haben Forscher beobachtet, dass die Gene, die die Bauanleitung für SWI/SNF enthalten, mutiert sind.

Was aber passiert genau in der Zelle, wenn der Proteinkomplex als Folge der Erbschäden fehlt?

Das Team um Jürgen Knoblich hat dies am Gehirn der Fruchtfliege Drosophila untersucht. Bei diesem Modellorganismus lassen sich die Gene für den Komplex gezielt ausschalten. Die Forscher ließen derart mutierte Embryonen zu Fliegenlarven heranwachsen. Krebsgeschwülste überwucherten bald das ganze Gehirn.

Die Wissenschaftler isolierten Zellen aus dem Tumor und untersuchten mit biochemischen Verfahren, welche Gene in den Zellen aktiv waren. Dabei stießen sie auf ein ausgefeiltes molekulares Uhrwerk, das in den Krebszellen empfindlich gestört war.

SWI/SNF schaltet die Zelluhr ein

Wie sich zeigte, ist der SWI/SNF-Komplex in der Stammzelle nicht aktiv. Sobald sie aber anfängt, sich zu spezialisieren, tritt er in Aktion. Dabei ist der Komplex wie ein Uhrmacher, der eine Uhr einschaltet, nämlich ein kompliziertes Programm aus Proteinen, den sogenannten Transkriptionsfaktoren. Diese sorgen dafür, dass Gene im richtigen Moment eingeschaltet werden, damit die Zelle sich über Zwischenschritte zu einer Nervenzelle entwickeln kann.

Gleichzeitig schaltet der Uhrmacher SWI/SNF noch ein wichtiges Eiweiß ein: Hamlet. Dieses ist das Uhrwerk und sorgt dafür, dass die Uhr nur ein paarmal „tickt“, dann wird die Zellteilung gestoppt. Das Schlüsselprotein Hamlet gibt es auch beim Menschen, es heißt dort Evi1. Es ist zum Beispiel bekannt, dass bei Leukämie häufig auch Evi1 mutiert ist.

Die Ursprungszelle des Tumors

„Wenn der SWI/SNF-Komplex fehlt, machen die Stammzellen also zwar noch die Nerven-Vorläuferzellen, aber weder die Uhr noch das Uhrwerk. Obwohl sie dann aussehen wie spezialisierte Zellen, teilen sie sich unendlich oft“, sagt Jürgen Knoblich.

„Es ist sehr wichtig, dass wir die Ursprungszelle eines Tumors identifizieren“, betont auch Postdoktorandin Elif Eroglu. „Tumoren in späten Stadien sind aus verschiedenen Zellen aufgebaut. Bei manchen Krebsformen nimmt man an, dass sie in Stammzellen ihren Anfang genommen haben. In diesem Fall ist es aber eine Vorläuferzelle, die wieder stammzellartige Eigenschaften erlangt.“ Eine solche detaillierte Kenntnis des Mechanismus der Tumorentstehung ist wichtig, damit Krebsmediziner gezielt Medikamente zu seiner Bekämpfung entwickeln können.

IMBA

Das IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie ist ein international anerkanntes Forschungsinstitut mit rund 200 Mitarbeitern aus 25 Ländern. Die Wissenschaftler wollen molekulare Prozesse in Zellen und Organismen erforschen und Ursachen für die Entstehung humaner Erkrankungen aufklären. Zwölf wissenschaftliche Arbeitsgruppen arbeiten an biologischen Fragestellungen aus den Bereichen Zellteilung, Zellbewegung, RNA-Interferenz und Epigenetik, ebenso wie an unmittelbaren medizinischen Fragestellungen aus den Gebieten Onkologie, Stammzellforschung und Immunologie. Das IMBA ist eine 100% Tochtergesellschaft der ÖAW.
www.imba.oeaw.ac.at

ÖAW:
Die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) ist die führende Trägerin außeruniversitärer akademischer Forschung in Österreich und verfügt über ein Jahresbudget von rund 75 Millionen Euro. Die 28 Forschungseinrichtungen beschäftigen insgesamt etwa 1.300 Personen und betreiben anwendungsoffene Grundlagenforschung in gesellschaftlich relevanten Gebieten der Natur-, Lebens- und Technikwissenschaften sowie der Geistes-, Sozial- und Kulturwissenschaften. www.oeaw.ac.at 

Rückfragehinweis
Mag. Evelyn Devuyst, MAS
Pressesprecherin / Abteilungsleiterin Kommunikation
Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA)
Dr. Bohr Gasse 3
A-1030 Wien
Tel. +43 1 797 30 - 3626
evelyn.devuyst@imba.oeaw.ac.at

Mag. Evelyn Devuyst | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Biotechnologie Fruchtfliege Gehirn IMBA Leukämie Medikamente SNF Stammzelle Stammzellen Zellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome
28.03.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

nachricht Die bestmögliche Behandlung bei Hirntumor-Erkrankungen
28.03.2017 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit