Neuer Apoptose-Mechanismus entdeckt

23.04.2020

Bayreuther Genetiker haben in Zellen einen natürlichen Schutzmechanismus entdeckt, der zum Tod potenziell krankhafter Zellen führt. Er beugt Krebserkrankungen vor, die infolge einer ungleichmäßigen Verteilung der Erbinfor-mationen auf die Tochterzellen entstehen können. Bei diesen Prozessen spielt das Enzym Separase eine zentrale Rolle.

 

In ihrer Studie sind die Wissenschaftler-Innen einem bisher unbekannten Schutzmechanismus der Zelle auf die Spur gekommen. Es ist die Separase selbst, die den bedrohlichen Folgen ihrer verfrühten Aktivität zuvorkommt: Sie setzt ein rasches Absterben der sich teilenden Zelle in Gang. Dies geschieht dadurch, dass die Separase zwei Proteine umfunktioniert, die eigentlich die Aufgabe haben, dem Zelltod entgegenzuwirken. Es handelt sich um MCL1 und BCL-XL. In einer gesunden Zelle hindern sie gemeinsam das Protein BAK daran, das Absterben der Zelle zu veranlassen. Doch die zu früh aktiv gewordene Separase schneidet diese beiden Protene auf. Dadurch können sie ihre zellschonende Funktion nicht mehr erfüllen und BAK ist frei, einen raschen Zelltod herbeizuführen. Diese Apoptose wird von MCL1 und BCL-XL sogar proaktiv gefördert, weil die Separase ihre Strukturen entsprechend verändert hat. Aus Wächtern, welche die Zelle am Leben halten sollen, sind Agenten des programmierten Zelltods geworden.

 

Ausgehend von diesen Erkenntnissen haben die Forscher im Prozess der Zellteilung einen weiteren wichtigen Mechanismus entdeckt: Er gewährleistet, dass die Separase gesunde Zellen verschont und tatsächlich nur im Falle einer drohenden krankhaften Zellent-wicklung die Proteine MCL1 und BCL-XL angreift. Zu diesem Angriff ist die Separase gerüstet, sobald die beiden Proteine durch das Enzym NEK2A phosporyliert worden sind. Die Pointe ist nun, dass NEK2A im Verlauf der Zellentwicklung relativ frühzeitig abgebaut wird. Bevor die Zelle sich zu teilen beginnt, ist das Enzym verschwunden – vorausgesetzt, dass der Spindel-Kontrollpunkt funktionstüchtig ist und für einen wohlgeordneten Ablauf der Zellteilung sorgt. Dann erfüllt die Separase zum richtigen Zeitpunkt ihre Funktionen, ohne dass sie die Proteine MCL1 und BCL-XL identifizieren und angreifen könnte. Falls der Spindel-Kontrollpunkt jedoch defekt ist, beschleunigt sich der Prozess der Zellteilung: Noch während NEK2A in der Zelle zugegen ist, wird die Separase aktiv. Jetzt erkennt sie die beiden Proteine, und die Apoptose wird unverzüglich eingeleitet.

 

Die Bayreuther WissenschaftlerInnen bezeichnen das von ihnen entdeckte Zusammenspiel der beiden Enzyme als "Minimal Duration of Early Mitosis Checkpoint", kurz: „DMC“. Es handelt sich um einen Notfall-Mechanismus, der in Kraft tritt, sobald ein defekter Spindel-Kontrollpunkt die Gefahr krankhafter Zellentwicklungen heraufbeschworen hat.

 

Weiterlesen:

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32322059