Gen-Verpackung schützt Zellen beim Teilen

6. November 2001, 19:21
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Fehler verursachen Tumoren und lassen Spermien sterben

Wien - "Was man seit 70 Jahren vermutet, haben wir nun erstmals an Säugetieren zeigen können: dass bei der Zellteilung bestimmte Regionen der zum Chromatin verpackten Gene stabil bleiben müssen, um den Zelltyp zu erhalten und die richtige Verteilung der Chromosomen zu sichern", berichtet Molekularbiologe Thomas Jenuwein (Institut für Molekulare Pathologie, Wien) dem STANDARD: "Geht die Stabilität des Chromatin verloren, entstehen einerseits Tumoren, und andererseits können sich bestimmte Zellen - Spermien - gar nicht bilden."

Die stabilen Regionen ("Heterochromatin") werden beim Verpacken der Gene gebildet: Nach jeder Zellteilung muss ihr zwei Meter langer DNA-Faden im Zellkern untergebracht und um einen Faktor 100.000 verdichtet werden.

Dazu wird er wie ein Wollknäuel auf Proteinkugeln aufgewickelt - beides zusammen bildet das Chromatin - und zugleich gekennzeichnet. Denn nicht alle Gene sollen und dürfen immer aktiv werden: Während der Embryonalentwicklung braucht es eine bestimmte Reihenfolge. Und in entwickelten Zellen muss sichergestellt sein, dass sie sich nur im Normalmaß teilen - sonst werden sie Tumoren. Und dass sie zu immer demselben Zelltyp werden, nicht etwa plötzlich von Muskel- zu Nervenzellen. Dazu werden Chromatinregionen "stillgestellt", indem ihnen Enzyme ("Methyltransferase") Methylgruppen anhängen.

"Wir haben diese Enzyme gentechnisch bei Mäusen ausgeschaltet", berichtet Jenuwein über die Experimente, die er mit seinen Mitarbeitern Antoine Peters und Dónal O'Carroll durchgeführt hat: "Dadurch ist es in ,normalen' Zellen zu einer Instabilität und Fehlverteilung der Chromosomen gekommen - Folge: Tumoren -, und in der männlichen Keimbahn konnten keine Spermien mehr reifen."

Das bietet nicht nur einen Ansatzpunkt für ein Kontrazeptivum für Männer, es eröffnet auch Eingriffsmöglichkeiten in die diffizile Zellteilung und -differenzierung: "Könnte man mit Chemikalien die Methyltransferase zeitweise blockieren, könnte man Tumorzellen leichter abtöten, indem man die Instabilität ihrer Chromosomen so weit erhöht, dass sie sich gar nicht mehr teilen können", wirft Jenuwein einen Blick in die Zukunft. Der zweite setzt darauf, dass man mit Enzymblockaden hochdifferenzierte Zellen wieder verjüngen, plastischer machen könnte.

Und beide führen über die noch alles beherrschende Genetik hinaus zur Epigenetik, die der Natur ablesen will, wie sie wann welche Gene im/mobilisiert: Die chromatinmodifizierenden Enzyme werden durch Kofaktoren angeschaltet, die den Zustand der Zelle zeigen, der seinerseits von dem der Umwelt bestimmt wird. (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 7.11.2001, Cell, Vol. 107, S. 323)

von Jürgen Langenbach
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