Wenn die Schutzmechanismen der Zellen versagen, können bestimmte Gene das Wachstum von Tumoren und damit Krebs auslösen. Zu diesen so genannten Onkogenen gehört Bcl-3, das unter anderem Leukämie beim Menschen verursacht. Wissenschaftler haben jetzt im Tierversuch einen neuen Mechanismus enträtselt, der dieses wichtige Onkogen aktiviert und reguliert. Wie das Team in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Cell" berichtet, hält ein Protein namens Cyld das Onkogen Bcl-3 in Schach – und schützt auf diese Weiße Mäuse vor Tumorwachstum.
Die Forscher des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried und der Universität München (LMU) um Professor Dr. Reinhard Fässler konnten den zellulären Signalweg aufklären, der bei einem Defekt des Cyld-Gens unkontrolliertes Wachstum auslöst. Es gibt erste Hinweise, dass auch bei Nieren-, Leber-, Gebärmutter- und Dickdarmtumoren ein defektes Cyld-Gen vorliegen kann. Möglicherweise ist Cyld einer der wichtigsten Gegenspieler von Bcl-3 – nicht nur bei Mäusen, sondern auch beim Menschen.
Zelluläre Gegenspieler bisher unbekannt
Das Wachstum, die Teilung und Differenzierung von Zellen gehören zu den am besten regulierten Vorgängen im Körper. Denn schon eine einzige Zelle, die sich dieser Kontrolle entzieht, kann zu einer Tumorerkrankung führen. Onkogene sind dabei so etwas wie tickende Zeitbomben, weil sie das Potential haben, Krebs auszulösen. In der gesunden Zelle wird ihre Aktivität durch so genannte Tumorsuppressorgene kontrolliert.
Die zellulären Gegenspieler des Onkogens Bcl-3 allerdings waren bislang noch nicht bekannt. Als so genannter Transkriptionsfaktor muss das Protein in den Zellkern gelangen, um wirken zu können. Transkriptionsfaktoren initiieren und unterstützen die Abschrift von Genen, also von Protein kodierenden DNA-Abschnitten. Dieser Vorgang ist nötig, um die genetische Information bei der Proteinsynthese umsetzen zu können.
Bcl-3 kooperiert bei der Genabschrift mit anderen, außerordentlich wichtigen Transkriptionsfaktoren, die zur NF-κB-Familie gehören. Deren fünf Mitglieder beeinflussen ein breites Spektrum von Krankheitsprozessen, wie etwa Entzündungen und Immunreaktionen, aber eben auch Zellwachstum. Zwei Vertreter dieser Gruppe, p50 und p52, müssen selbst erst aktiviert werden, um die Abschrift spezifischer krankheitsrelevanter Gene initiieren zu können.
Ein wichtiger Mechanismus hierfür ist die Bindung an Bcl-3. Bisher weiß man, dass die Kooperation von Bcl-3 mit p50 oder p52 zu starkem Zellwachstum und auch zur Entstehung von Krebs führen kann. Vor einer möglichen Kooperation muss Bcl-3 aber erst in den Zellkern gelangen, wo die DNA und auch die NF-κB-Proteine zu finden sind. Das Münchner Team unter der Leitung von Fässler konnte jetzt zeigen, dass der Transkriptionsfaktor dafür auf die Hilfe eines molekularen Tickets angewiesen ist.
Lückenlose Rekonstruktion des Mechanismus gelungen
Ubiquitin ist ein Molekül, von dem mehrere in Sequenz an Proteine angehängt werden können. Eine bestimmte Art der Bindung markiert die Proteine als Abfall, der entsorgt werden muss. Auf andere Weise angehängt, dienen die Ubiquitin-Gruppen aber als Transportsignal. So vermitteln sie beispielsweise den Import von Proteinen in den Zellkern. Die neuen Ergebnisse zeigen nun, dass dies auch bei Bcl-3 der Fall ist. Dies allerdings nur, wenn ihm Cyld nicht vorher in die Quere kommt. Dieses Protein wurde zuerst bei Patienten gefunden, die an Zylindromatose leiden. Bei dieser Erkrankung wachsen Tumoren im Gesicht, im Nacken und an der Kopfhaut. Cyld ist eine Deubiquitinase, also ein Enzym, das Ubiquitin-Gruppen von anderen Proteinen entfernt.
"Wir konnten jetzt nachweisen, dass sich bei Bedarf die Cyld-Proteine an die Außenseite des Kerns anlagern", so Fässler. "Dort können sie Bcl-3 abfangen und dessen Kernimport durch Entfernung des Ubiquitin-Anhängsels verhindern." Dies ist der erste Nachweis eines spezifischen Mechanismus, der das Onkogen Bcl-3 reguliert und kontrolliert.
Alle Zellen bilden Cyld
Insgesamt gelang dem Münchner Forscherteam eine lückenlose Rekonstruktion der Cyld-Interaktion mit Bcl-3. Angefangen mit der Rekrutierung von Cyld zur Kernmembran bis zur Ubiquitinierung von Bcl-3 und die Umkehrung dieses Vorgangs durch Cyld ist jeder Schritt nachgewiesen. Die Wissenschaftler konnten aber auch im Detail zeigen, dass sich Bcl-3 ohne Cyld im Zellkern ansammeln und dort mit p50 und p52 Zellproliferation auslösen kann.
Insgesamt scheint eine generelle Funktion von Cyld als Tumorsuppressor zumindest bei Maus und Mensch nicht unwahrscheinlich. Denn auch beim Menschen gibt es Hinweise, dass ein Defekt des Cyld-Gens bösartigere Konsequenzen als die Entstehung der meist gutartigen Tumoren bei Zylindromatose haben kann. So fanden die Forscher auch in den Zellen anderer Hauttumoren wenig oder kein Cyld. Es ist zudem bereits bekannt, dass die Situation bei manchen Fällen von Leber-, Nieren- und Gebärmutterkrebs ähnlich ist.
"Cyld wird in allen Zellen des Körpers gebildet", so Fässler. "Ich persönlich glaube, dass diese Deubiquitinase in allen Tumoren, in denen das Onkogen Bcl-3 eine Rolle spielt, als Tumorsuppressor wirkt."
(idw – MPG, 22.05.2006 – DLO)
