Forscher haben erstmals direkt die Reparaturvorgänge bei DNA-Schäden verfolgt, die durch die Bestrahlung menschlicher Zellen mit Ionen entstehen. Diese Beobachtung könnte neue grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie solche Reparaturen generell ablaufen.
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Das genaue Verständnis dieser Mechanismen hilft, die Entstehung von Krebs besser nachzuvollziehen und künftige Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln, so die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS). Krebs kann entstehen, wenn DNA-Schäden fehlerhaft repariert werden.
Chromosomen „halten still“
Die DNA, die das gesamte menschliche Erbgut enthält, ist in mehreren so genannten Chromosomen zusammengefasst. Die Forscher am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung haben nun beobachtet, dass Proteine, die für die Reparatur verantwortlich sind, zur Schadensstelle hinwandern. Größere Bewegungen der Chromosomen sind für die Reparatur daher nicht nötig.
Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit am größten, dass es bei Reparaturfehlern zu einem Austausch von DNA-Bruchstücken zwischen benachbarten Chromosomen kommt. Dies führt zu einer Veränderung der Chromosomen – eine häufige Ursache für die Entstehung von Krebs.
Ionenstrahlen, die DNA-Schäden verursachen, schädigen diese in einem räumlich begrenzten Bereich. Daher können die Wissenschaftler anschließend die Reparaturvorgänge in der Zelle an dieser Stelle genau beobachten. Andere Strahlungsarten, wie zum Beispiel Röntgenstrahlung, erzeugen Schäden, die über die gesamte Zelle verteilt sind. Dadurch wird es für die Forscher im Einzelnen schwieriger nachzuvollziehen, wie der Reparaturvorgang an einem Schadenspunkt vor sich geht.
Fluoreszierende Farbstoffe machen Proteine sichtbar
Die GSI-Wissenschaftler benutzen für ihre Beobachtungen einen neu entwickelten Messplatz am Beschleuniger des GSI. Dort können sie kultivierte lebende menschliche Zellen mit Ionen bestrahlen. Mit speziellen Mikroskopen beobachten sie die Reparaturvorgänge in den geschädigten Zellen unmittelbar nach der Bestrahlung mehrere Stunden lang.
Dazu werden die Proteine, die für die Reparatur verantwortlich sind, so mit speziellen fluoreszierenden Farbstoffen versehen, dass sie im Mikroskop sichtbar sind.
(idw – GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung, 20.02.2009 – DLO)
