Wenn das System ausfällt - Signalweg bei der Tumorentstehung aufgeklärt

Pressemitteilung vom 15.12.2015
Wissenschaftler der Universität Leipzig haben die zentrale Signalabfolge über eine einheitliche Gruppe von insgesamt 210 beteiligten Genen entschlüsselt, die darüber bestimmen, ob sich Zellen teilen und schließlich ein Tumor entstehen kann oder nicht. Die entscheidende Bremserrolle im Zellteilungsprozess nimmt dabei das so genannte p53-Protein ein. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachmagazin "Nucleic Acids Research" veröffentlicht worden.

Im komplizierten Zellteilungsprozess spielt das p53-Protein eine zentrale Rolle. Bei beschädigten Zellen wirkt es wie eine Bremse, indem es den Zellteilungsprozess verhindert. So können sich schädlich genetisch veränderte Zellen nicht vermehren und schließlich daraus kein Tumor entstehen. Das Protein wird deshalb auch als Tumorsuppressor, also als Tumorverhinderer, bezeichnet. Tatsächlich können die meisten Tumoren nur entstehen, wenn die Funktion von p53 ausgeschaltet wurde.

Für Grundlagenforscher wie Prof. Dr. Kurt Engeland von der Abteilung für Molekulare Onkologie ist es wichtig zu verstehen, welche einzelnen Schritte bei der Zellteilung ablaufen. "Wir haben deshalb im gesamten humanen Genom nach Genen gesucht, die durch p53 reguliert werden. Wir haben jetzt beschreiben können, welchen Weg p53 bis hin zum Zielgen nimmt. Der Signalweg verläuft über nicht weniger als 210 Gene, die in einer komplexen Kaskade gesteuert werden. Die einheitliche Steuerung einer so großen Anzahl von Genen über diesen Signalweg ist ein wesentlicher Befund zum Verständnis der Zellteilung."

Von den insgesamt rund 20.000 Genen hat das Team um Engeland an der Medizinischen Fakultät zusammen mit Forschern aus dem Interdisziplinären Zentrum für Bioinformatik an der Universität Leipzig die 210 Gene als einheitliche Gruppe identifiziert, die durch den sogenannten DREAM-Protein-Komplex gesteuert wird. Die Informationsabfolge über diese Steuereinheit liefern bildlich gesprochen die Werkzeuge, um eine Zellteilung zustande zu bringen. p53 kontrolliert den Zugang zu dieser Werkzeugkiste. Massive Zellschädigungen, beispielsweise verursacht durch Rauchen, verkohltes Essen oder zu viel Sonneneinstrahlung, sind im Organismus eine Gefahrensituationen der Alarmstufe rot. Es drohen genetische Veränderungen, die durch die Zellteilung auch noch dupliziert würden. Deshalb kommt dem p53-Protein eine so entscheidende Bremserrolle zu, indem es die Zellteilungswerkzeuge über deren Gene ausschaltet. "Es gibt zwei Eskalationsstufen", beschreibt Engeland. "In der ersten hält die Zellteilung an, in der zweiten wird die betroffene Zelle zum programmierten Zelltod veranlasst - beides gesteuert durch den Genregulator p53."

In der überwiegenden Zahl von Krebszellen ist p53 nicht mehr arbeitsfähig, meist ausgelöst durch eine Mutation. Im Fall eines solchen Funktionsverlusts, und das häufig schon in einem frühen Stadium der Tumorentstehung, kann die Zellteilung unter anderem durch den Verlust dieses Signalwegs nicht mehr korrekt angehalten werden.

Fachveröffentlichung:
The p53-p21-DREAM-CDE/CHR pathway regulates G2/M cell cycle genes, in Nucleic Acids Research
doi: 10.1093/nar/gkv927

Diana Smikalla