Der DNA-Reparatur-Prozess und die Herausforderung Krebs
Krebsforscher haben jetzt erkannt, inwiefern Rekombination, ein zentraler Reparaturprozess der DNA (Desoxyribonukleinsäure), bei dem genetisches Material abgebaut und zu anderem genetischen Material wieder zusammengefügt wird, die Fähigkeit hat, sich selbst zu korrigieren und damit DNA neu zu starten. Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse der Studie können zur Verbesserung unseres Wissens über grundlegende Tumorbiologie und zu wirksameren Krebstherapien führen. Die Studie wurde teilweise durch das Projekt GENINTEG ("Controlling gene integration: a requisite for genome analysis and gene therapy") finanziert, das eine Finanzhilfe in Höhe von 1,85 Mio. EUR im Rahmen Themenbereichs " Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit "des Sechsten Rahmenprogramms der EU (RP6) erhalten hat. Wissenschaftler aus Frankreich, der Schweiz und den Vereinigten Staaten zeigten, wie die Fähigkeit, sich selbst umzukehren, die Rekombination zu einem robusten Prozess macht. Co-Autor Professor Wolf-Dietrich Heyer, einer der Leiter der Abteilung für molekulare Onkologie an der University of California, Davis in den Vereinigten Staaten, weist darauf hin, dass dieser Prozess "es Krebszellen ermöglicht mit DNA-Schäden in unterschiedlicher Weise umzugehen. Diese Chemotherapien funktionieren durch Induktion von DNA-Schäden". Professor Heyer vergleicht diese Fähigkeit zur Selbstkorrektur mit dem Fahren in einer modernen Stadt, in der man einen Fahrfehler durch Umkehren leicht verbessern kann, und fragt: "Wie viel schwieriger wäre es, einen Weg zurückzugehen, wenn man sich in einer mittelalterlichen italienischen Stadt befände, in der es nur Einbahnstraßen gibt?" Unter Zuhilfenahme von Hefe als Modellsystem planen die Forscher jetzt, ihre Erkenntnisse zur Frage, wie DNA-Reparatur funktioniert, auch am Menschen zu bestätigen. "Ob in Hefe oder beim Menschen, die Pfade zur DNA-Reparatur sind die gleichen", so Professor Heyer. Das Team beobachtete mithilfe von Elektronenmikroskopie auf den DNA-Strängen die Reparatur-Proteine ??in Aktion. Nach Angaben der Forscher, materialisierte ein sogenanntes präsynaptisches Filament Rad51, das die Balance zwischen einem Enzym (Rad55-Rad57), welches Rekombinationsreparatur begünstigt und einem weiteren (SRS2), das die Rekombinationsreparatur hemmt ausgleicht. Durch die Steuerung des Gleichgewichts zwischen den beiden Enzymen kann Rad51 mit der genetischen Reparatur - oder Umkehr beginnen. "Es ist ein Tauziehen mit großen Folgen für die Zelle", sagt Professor Heyer, "denn wenn Rekombination zur falschen Zeit am falschen Ort passiert, kann die Zelle sterben." Da das Reparatur-System Reparaturversuche stoppen kann, die zum Scheitern verurteilt sind, erhält die Zelle noch eine Chance. Damit wird das Überleben der Zelle trotz der Schäden an der DNA verbessert. Dies ist ein großer Segen für die Krebsforschung. "Es gibt zahlreiche Hinweise in der wissenschaftlichen Literatur, die darauf hindeuten, dass die DNA-Reparatur zur Resistenz bei Therapien beiträgt, die auf DNA-Schädigung hinzielen wie Bestrahlung oder bestimmte Formen der Chemotherapie", so Professor Heyer. "Die Fähigkeit von Krebszellen, DNA-Schäden zu widerstehen, wirkt sich unmittelbar auf das Behandlungsergebnis aus. Die grundlegenden Mechanismen der DNA-Reparatur-Systeme zu verstehen, wird neue Ansätze zur Überwindung von Therapieresistenz ermöglichen." Ein weiteres Forschungsthema ist die Untersuchung des Enzym-Systems beim Menschen, um festzustellen, ob hier die gleichen Prinzipien gelten. "Wenn wir bestätigen können, dass derartige Mechanismen in menschlichen Zellen existieren, dann werden wir einen Ansatz haben, um Krebszellen zugänglicher für Therapien zu machen, die DNA-Schäden induzieren", sagt er.Weitere Informationen finden Sie unter: Nature: http://www.nature.com/
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