Membran-Lipid steuert den Hauptschalter beim Zellwachstum

3. Februar 2013, 13:37
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Forscher der Universität Jena entdecken neuen Regulations-Mechanismus, der auch beim Tumorwachstum eine Rolle spielt

Jena - Beim Wachstum und bei der Vermehrung von Zellen kommt dem Enzym Proteinkinase B eine zentrale Rolle zu. Das Protein übernimmt bei diesen Prozessen die Funktion eines Hauptschalters, indem es andere wichtige Enzyme jeweils "an-" oder "ausschaltet". Das Enzym ist allerdings nicht nur in gesunden Zellen aktiv. "Auch in Tumorzellen, die sich unkontrolliert vermehren, ist die Proteinkinase B maßgeblich am Wachstum beteiligt", meint Andreas Koeberle von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Biochemiker hat gemeinsam mit Kollegen bislang unbekannte Regulationsmechanismus für die Proteinkinase B entdeckt.

Wie dieses Schlüssel-Enzym selbst in seiner Aktivität reguliert wird, ist daher ein viel erforschter Gegenstand. "Je mehr wir über dieses Enzym wissen, umso besser können wir verstehen, wie es zur Krebsentstehung kommt und umso leichter wird es, gezielt in diese Regulationsmechanismen einzugreifen und das Tumorwachstum zu drosseln", erläutert Koeberle. Die Jenaer Forscher um Oliver Werz vom Lehrstuhl für Pharmazeutische und Medizinische Chemie haben nun zusammen mit Wissenschaftern aus Tokyo und Tübingen einen bisher gänzlich unbekannten Regulationsmechanismus für die Proteinkinase B entdeckt. Ihre Ergebnisse haben sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlicht.

Membran-Lipid steuert den Hauptschalter

Demnach wird das Enzym von einem Bestandteil der Zellmembranen - einem Lipid-Molekül - direkt in seiner Aktivität beeinflusst. "Das Lipid hemmt die Wirkung der Proteinkinase B und unterdrückt damit das weitere Zellwachstum", sagt Andreas Koeberle. Interessanterweise sei das Lipid-Molekül kein Unbekannter. Es handelt sich dabei um ein Speichermolekül der sogenannten Arachidonsäure, die wiederum eine wichtige Funktion bei der Entstehung von Entzündungen spielt. "Wir haben ein genau gegenläufig oszillierendes Muster dieser beiden Substanzen im Verlauf des Zellzyklus gefunden", so der Forscher. Wenn die Konzentration des Membran-Lipids ansteigt, nimmt die Aktivität der Proteinkinase B ab. Sinkt die Lipid-Konzentration wieder, steigt die Aktivität des Enzyms an.

Für ihre Untersuchungen haben die Jenaer Wissenschafter in Zellkulturen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihres Vermehrungszyklus die Lipidzusammensetzung durch Kombination chromatographischer und massenspektrometrischer Methoden umfassend analysiert. Auf diese Weise haben sie jeweils "Momentaufnahmen" des gesamten Lipidstoffwechsels der Zellen erhalten und mit der Aktivität der Proteinkinase B abgleichen können.

Anknüpfungspunkte für mögliche Anwendung

Diese Erkenntnisse, so betont Koeberle, seien bislang reine Grundlagenforschung. Doch schon jetzt zeichnen sich vielversprechende Anknüpfungspunkte für weitergehende Studien und eine mögliche Anwendung dieses Wissens ab. Denn: "Es gibt bereits eine ganze Reihe von Medikamenten, die in den Arachidonsäure-Stoffwechsel eingreifen", so Koeberle und nennt als Beispiel entzündungshemmende Medikamente, wie Aspirin oder Indomethacin, die bei kontinuierlicher Einnahme nachweißlich vor Krebs schützen.

Denkbar sei, dass diese wachstumshemmende Wirkung nicht ausschließlich auf eine verringerte Bildung von entzündungsfördernden Arachidonsäure-Abkömmlingen zurückzuführen ist, wie bislang angenommen, sondern auch auf einen erhöhten Gehalt des Arachidonsäure-Speicherlipids. Das Jenaer Team plant daher nun den Einfluss unterschiedlicher Arzneistoffe auf den neu entdeckten Regulationsmechanismus genauer unter die Lupe zu nehmen. (red, derStandard.at, 03.02.2013)

  • Der Jenaer Biochemiker Andreas Koeberle prüft eine Lipidprobe. Der Forscher hat gemeinsam mit Kollegen herausgefunden, dass bestimmte Lipide aus 
der Zellmembran das Zellwachstum drosseln können.
    foto: jan-peter kasper/fsu

    Der Jenaer Biochemiker Andreas Koeberle prüft eine Lipidprobe. Der Forscher hat gemeinsam mit Kollegen herausgefunden, dass bestimmte Lipide aus der Zellmembran das Zellwachstum drosseln können.

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