Wie könnten Designerproteine Krebs verhindern?
Chromosomen oder DNA-Moleküle, die in Zellen gefunden werden, die genetisches Material tragen, werden von Telomeren "gebucht", wodurch verhindert wird, dass sie sich "entwirren". Telomere sind auch wichtig für den Wachstums- und Alterungsprozess von Zellen. Aber was passiert, wenn Krebs sie „entführt“, und kann dies verhindert werden?
„Eine normale Zelle wächst genau so lange, bis wir unseren Körper entwickelt und erhalten haben“, erklärt Associate Professor Oliver Rackham von der University of Western Australia in Crawley.
Bestimmte molekulare Mechanismen sind in Zellen vorhanden, die ihnen „sagen“, wie viel sie wachsen sollen und wann es Zeit ist, mit dem Wachstum aufzuhören.
Ein solcher Mechanismus betrifft Telomere, die die "Kappen" an den Enden der Chromosomen sind. Chromosomen tragen genetische Informationen.
Telomere werden an die einzelnen DNA-Stränge "gebunden", die an den Enden oder Enden der Chromosomen "hängen" bleiben, und sichern sie sozusagen.
„[Zellen] steuern ihr Wachstum mit einem molekularen Zählmechanismus, der der Zelle sagt, wie alt sie ist. Dies geschieht an den Enden unserer Chromosomen, auf denen sich kleine Kappen befinden “, sagt Rackham.
„Jedes Mal, wenn sich die Zelle teilt“, fährt er fort, „verschwindet ein wenig an der Kappe des Chromosoms. Sobald die Kappen auf eine bestimmte Länge schrumpfen, weiß die Zelle, dass sie sich zu oft geteilt hat und dann aufhört zu wachsen oder zu sterben. “
Wie Krebs das Zellwachstum reguliert
Probleme treten jedoch auf, wenn sich die Telomere nicht schrittweise verkürzen, wie sie sollten. Während der gesamten Kindheit eines Menschen sind Telomere von Natur aus „längerlebig“, da der Einzelne noch wachsen und sich entwickeln muss.
Wenn jedoch im Erwachsenenalter der Mechanismus, der die Verkürzung der Telomere und damit den Alterungsprozess der Zellen reguliert, gestört wird und sich die Telomere nicht verkürzen, wachsen die Zellen abnormal weiter.
Untersuchungen haben gezeigt, dass dies bei Krebs der Fall ist. Wie Rackham es ausdrückt: "[C] Ancer-Zellen untergraben den Zählmechanismus, der die Enden unserer Chromosomen verkleinert, so dass sich Krebszellen auf unbestimmte Zeit replizieren."
Wie "entführt" Krebs Telomere? "Durch die Produktion eines Enzyms namens Telomerase, das wir brauchen, wenn wir Babys sind und sehr schnell wachsen, das wir aber nicht mehr produzieren, wenn wir aufhören, schnell zu wachsen", erklärt Rackham.
Ungefähr 90 Prozent aller Krebszellen enthalten Telomerase, wodurch der normale zelluläre Selbstregulationsmechanismus gestört wird, stellt der Forscher fest.
Diese künstlichen Proteine sind eine „Premiere“.
Rackham und ein Team von Spezialisten des Harry Perkins Institute of Medical Research der University of Western Australia haben daran gearbeitet, einen wirksamen Weg zu finden, um zu verhindern, dass Telomerase das abnormale Wachstum von Krebszellen fördert.
Dieses Enzym "verlängert" die Telomere, die sich an den Enden der Chromosomen befinden, und "erneuert" praktisch ihre Lebenserwartung.
Wie sie in einem Artikel berichteten, der jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht wird NaturkommunikationDas Team der University of Western Australia hat künstliche Proteine entwickelt, die sich um die Enden der Chromosomen wickeln und so verhindern, dass die Telomerase die Telomere „verstärkt“.
"Diese Proteine", erklärt Rackham, "sperren die [einzelsträngige] DNA [die durch Telomere gesichert ist], damit die Telomerase sie nicht berühren kann."
„Unser Labor hat Proteine entwickelt, die zum ersten Mal die einzelsträngige DNA erkennen und binden können. Wir können diese Proteine grundsätzlich so programmieren, dass sie auf sie abzielen “, stellt er fest.
Auf diese Weise gelang es dem Team, den molekularen Mechanismus zu stören, den Krebs „entführen“ würde, um das unkontrollierte und damit schädliche Wachstum von Zellen zu fördern.
Die Forscher haben ihre Begeisterung über ihre Entdeckung zum Ausdruck gebracht und argumentiert, dass die Entwicklung von Proteinen, die an einzelsträngige DNA binden können, in Zukunft in mehreren Bereichen von therapeutischem Interesse eingesetzt werden könnte.
"In dieser Studie haben wir gezeigt, dass wir Proteine entwerfen können, die spezifische [einzelsträngige DNA] Sequenzen von Interesse erkennen, mit vielen möglichen Anwendungen in der Biologie und Biotechnologie", schließen die Autoren.
