Krebsprävention: Die makellose DNA-Reparatur bietet Einblicke
Eine kürzlich durchgeführte Studie befasst sich mit den Details, wie Zellen DNA-Mutationen reparieren. Die Forscher geben neue Einblicke in die sogenannte fehlerfreie DNA-Reparatur.
Krebsforschung beinhaltet oft einen mehrstufigen Ansatz.
Natürlich ist es von größter Bedeutung, neue Behandlungen zu testen und neue Wege zu finden, um Tumore anzugreifen.
Gleichzeitig ist es wichtig, die Mechanismen zu verstehen, die überhaupt zu Krebs führen.
Nur wenn wir die Komplexität von Krebs herausgreifen, können wir lernen, ihn ein für alle Mal zu überwinden.
Eine Gruppe von Forschern der Universität Kopenhagen in Dänemark interessiert sich besonders für die Mechanismen der DNA-Reparatur.
DNA-Mutationen
Wenn sich eine Zelle teilt, teilt sich auch die darin enthaltene DNA und repliziert sich. Manchmal ist diese Replikation nicht perfekt und führt zu einer Mutation.
Mutationen können auch während normaler Stoffwechselprozesse oder aufgrund externer Faktoren wie Tabakrauchen oder Exposition gegenüber ultraviolettem Licht auftreten.
Mit der Zeit können sich Mutationen aufbauen. In einigen Zellen verursacht dies einen Ruhezustand, der als Seneszenz bezeichnet wird. In anderen Zellen endet es mit dem programmierten Zelltod. Andere verlieren immer noch ihre Fähigkeit, Anweisungen zu verstehen, geraten außer Kontrolle und bilden schließlich einen Krebstumor.
Nach ungefähr sechs Mutationen kann eine Zelle krebsartig werden.
Da DNA-Schäden ein natürlicher Bestandteil des Lebens sind, haben Zellen molekulare Systeme entwickelt, um sie zu reparieren. Die Forscher untersuchten kürzlich einen der Hauptmechanismen. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Naturzellbiologie.
Das „makellose System“
Zellen haben zwei primäre Reparatursysteme - eines davon ist viel effektiver als das andere. Das Reparatursystem mit der besten Leistung verwendet einen Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird. Die Autoren beschreiben es als das makellose System.
Dieses System schafft einen perfekten 3-D-Ersatz für die beschädigte DNA, während die weniger genaue Methode DNA-Strings einfach willkürlicher „zusammenklebt“ und Raum für Fehler lässt.
Um zu verstehen, wie eine Zelle entscheidet, welcher der beiden Mechanismen verwendet werden soll, identifizierte das Team einen „Scanner“ innerhalb der Zellen.
Dieser Scanner entscheidet, ob eine fehlerfreie DNA-Reparatur aktiviert werden soll oder nicht. Einmal ausgelöst, behebt dieser Weg Mutationen, die sonst zu Krebs führen könnten. Zu verstehen, wie der Körper diesen Prozess fördert, wäre nützlich für Wissenschaftler, die das Auftreten von Krebs verhindern möchten.
„Wir haben herausgefunden, wie die Zelle das fehlerfreie System zur Reparatur schwerwiegender DNA-Schäden auf den Markt bringt und so vor Krebs schützt. Dies geschieht mit einem Protein, das man als "Scanner" bezeichnen kann, der die Histone in der Zelle scannt und auf dieser Basis den Reparaturprozess startet. "
Leitende Forscherin Prof. Anja Groth
Histone sind Proteine, die helfen, DNA zu verpacken. Sie spielen auch eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression.
Als die Forscher die beiden DNA-Reparaturprozesse untersuchten, stellten sie fest, dass die weniger effektive DNA-Reparaturmethode viel einfacher auszulösen war, sodass der Körper sie häufiger verwendete.
BARD1, der Tumorsuppressor
Forscher haben zuvor viele "Tumorsuppressoren" beschrieben, von denen einer BARD1 ist. Tumorsuppressoren sind Gene, die einen der Schritte zwischen gesunden Zellen und Krebszellen unterbrechen und das Krebsrisiko verringern.
In dieser kürzlich durchgeführten Studie hat das Team gezeigt, dass BARD1 als der oben beschriebene Scanner fungiert. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler beobachten, wie BARD1 auf diese Weise funktioniert.
Die Autoren sagen, dass BARD1 eine Kaskade von Botenstoffen auslöst, die das fehlerfreie DNA-Reparatursystem in Gang setzen, wodurch Mutationen behoben und letztendlich das Krebsrisiko verringert werden.
Wenn sich eine Zelle für kurze Zeit darauf vorbereitet, sich in zwei Teile zu teilen, trägt sie zwei identische DNA-Strings. BARD1 erkennt, wann sich eine Zelle in dieser Phase befindet, und blockiert, falls dies der Fall ist, das weniger effiziente DNA-Reparatursystem. Die fehlerfreie Reparatur setzt ein und verwendet den doppelten Strang, um die DNA fehlerfrei zu fixieren.
Ausgehend von diesen Erkenntnissen hoffen die Forscher, Wege zu finden, um diese Reparaturmechanismen zu beeinflussen und neue und verbesserte Krebsbehandlungen zu schaffen.
Obwohl diese Untersuchungslinie noch in den Kinderschuhen steckt, ist es faszinierend und aufregend, neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich unser Körper vor Krebs schützt.
