Molekularer Messfühler: Ein Sensor für das Zellwachstum

13. Jänner 2015, 20:43
1 Posting

Ob eine Zelle wächst, darüber entscheidet ein komplexes System aus Molekülen und Signalen - Auch Krankheiten wie Krebs stehen damit in Verbindung

Wien - Geduld ist eine wichtige Voraussetzung für die Grundlagenforschung: Einige Wissenschaftergruppen beschäftigten sich daher schon seit Jahrzehnten immer wieder mit dem Wirkstoff Rapamycin, der auf Rapa Nui, der Osterinsel, als Produkt der Bakterienabwehr gegen Pilze entdeckt wurde. Im Säugetier unterdrückt Rapamycin unter anderem die Immunabwehr, weshalb er heute bei Transplantationen beim Menschen zur Anwendung kommt. Im Mausmodell zeigte sich auch schon ein therapeutischer Effekt auf die Alzheimerkrankheit. Warum der Wirkstoff aber das kann, was er kann, ist teilweise bis heute ein Mysterium.

Immerhin gelang drei US-amerikanischen Gruppen vor etwa zwanzig Jahren der Nachweis, dass ein spezifisches Protein eine entscheidende Rolle dabei spielt: Rapamycin blockiert diesen Eiweißstoff, der seit seiner Entdeckung mTOR (mechanistic Target of Rapamycin) genannt wird. mTOR sendet Signale, die beim Zellwachstum entscheidend sind. Das Protein stellt somit die Weichen, ob eine Zelle sich teilt oder ihre Bestandteile der Wiederverwertung zuführt.

mTOR braucht dafür Informationen über den Energie- und Nährstoffhaushalt der Zelle: Sind diese Levels hoch, also ausreichend Zuckermoleküle und Aminosäuren vorhanden, werden sowohl Eiweiß- als auch Fettsynthese in Gang gesetzt. Fehlen diese essentiellen Faktoren, dann startet das Recyclingprogramm oder die Zelle stirbt. Spannend ist das deshalb, weil davon wiederum zahlreiche zelluläre Prozesse betroffen sind, die bei der Entstehung von Krebs oder Stoffwechselerkrankungen wie Fettsucht eine zentrale Rolle spielen. Im Mausmodell konnte man außerdem herausfinden: Ohne funktionellem mTOR-Signal ist ein Säugetier gar nicht lebensfähig, mit zu viel mTOR können zahlreiche Krebsarten entstehen, "Da gibt es eine recht lange Liste", erzählt Manuele Rebsamen, aus der Schweiz stammender Postdoc am Wiener Zentrum für Molekulare Medizin (CeMM) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Zellmaschinen starten

Er ist Erstautor eines Papers, das mit den Forschungsgruppen von CeMM-Direktor Giulio Super-Furga und der Biochemikerin Keiryn Bennett entstand. In dieser kürzlich im Fachmagazin "Nature" erschienen Arbeit wird erstmals beschrieben, wie mTOR überhaupt zur Information über den Energiehaushalt der Zelle kommt. Verantwortlich ist demnach ein Transportprotein für Aminosäuren names SLC38A9. Es koppelt die Verfügbarkeit von Aminosäuren an den mTOR-Signalweg und setzt damit indirekt die Wachstums- oder Recyclingmaschine der Zelle in Betrieb. Das Protein kann als eine Art vorgelagerter Sensor für den Hauptschalter gesehen werden. Es ist im übertragenen Sinn eine Entscheidungshilfe.

Eine Gruppe um den US-amerikanischen Zellbiologen David Sabatini, der in den 1990er-Jahren zu den Entdeckern von mTOR zählte, kam in einem gleichzeitig erschienenen "Science"-Paper zu den gleichen Ergebnissen, wie Rebsamen erzählt. Ein Beweis dafür, dass dieses Thema nach wie vor viele Wissenschaftergruppen interessiert.

Erst der Anfang

Wer aber nun glaubt, dass damit der Weg zu neuen alternativen Therapien zur Behandlung von Krebs oder Fettsucht frei ist, irrt selbstverständlich. Rebsamen betont, dass diese Entdeckung erst der Anfang sein kann. "Wir gehen davon aus, dass in diesem komplexen Zusammenspiel weitere Moleküle eine Rolle spielen, halten aber dieses Transportprotein für einen spannenden Ansatz."

Die Studie, an der auch das Biocenter der Medizinischen Universität Innsbruck sowie die Universität von Kalabrien beteiligt waren, wird also fortgeführt. Rebsamen sagt zum STANDARD: "Wir schauen uns in einem nächsten Schritt die Rolle im lebenden Organismus an." Neue Medikamente oder Therapien basierend auf den neuen Erkenntnissen hält er schon für möglich und zeigt sich im Interview diesbezüglich optimistisch. "Es ist aber noch ein langer Weg, bis diese wissenschaftlichen Arbeiten zu einem im Alltag verwertbaren Ergebnis führen", sagt Rebsamen. Allein bis zum vollkommenen Verständnis der beschriebenen Signalwege und ihrer Wirkung auf den Organismus wird schon noch einige Zeit vergehen. Dann gibt es aber immer noch keine Therapie.

Geduld ist eben eine zentrale Voraussetzung für die Grundlagenforschung. (Peter Illetschko, DER STANDARD, 14.1.2015)

  • Den Signalen der Zellmaschine auf der Spur: Dieses Bild entstand bei den Arbeiten der Forschungsgruppen am Zentrum für Molekulare Medizin (CeMM). Blau sind die Zellkerne, grün sind die nun entdeckten Transportproteine.
    foto: cemm

    Den Signalen der Zellmaschine auf der Spur: Dieses Bild entstand bei den Arbeiten der Forschungsgruppen am Zentrum für Molekulare Medizin (CeMM). Blau sind die Zellkerne, grün sind die nun entdeckten Transportproteine.

Share if you care.