02.02.2009

Rätsel um programmierten Zelltod gelöst

Die Strukturbiologen Robert Schwarzenbacher und Stefan Riedl von der Universität Salzburg haben den Schlüsselmechanismus des programmierten Zelltodes aufgeklärt. Ihre Ergebnisse können im britischen Wissenschaftsjournal Nature nachgelesen werden.

Laufend begehen Millionen Zellen unseres Körpers Selbstmord, damit andere leben können. Dieser Vorgang wird als Apoptose bezeichnet. Der selbstzerstörerische Prozess ist äußerst wichtig, um nicht mehr benötigte oder gefährliche Zellen zu eliminieren. Jede Zelle hat im Erbgut ein „Selbstzerstörungsprogramm“, das auf bestimmte Signale hin ausgelöst wird. Wie dieser programmierte Zelltod eingeleitet wird, ist eine der brennendsten Fragen in der Biologie, da sie besonders eng mit der Entstehung von Krebs zusammenhängt. Genau diese Frage konnte von den Wissenschaftlern der Universität Salzburg in Zusammenarbeit mit dem Burnham Institut in Kalifornien beantwortet werden. „Wir haben die Kristallstruktur des Fas-FADD Komplexes aufgeklärt und erhielten dadurch als erste Einblick auf den Todeskomplex DISC (Death inducing Signaling Complex)“, erläutert Robert Schwarzenbacher. Mit einer Reihe von eleganten Experimenten zeigten die Wissenschafter auf, wie der programmierte Zelltod funktioniert.

Robert Schwarzenbacher

Robert Schwarzenbacher

Stefan Riedl

Stefan Riedl

Neue Therapien gegen Krebs und Alzheimer

Mit der Aufklärung des programmierten Zelltods wurde eine elementare Grundlage für neue Therapien gegen Krankheiten wie Krebs, Alzheimer, AIDS oder Leberversagen geschaffen. Bei Krebs und Alzheimer stimmt die Balance zwischen neu gebildeten und absterbenden Zellen nicht: Sterben zu wenig Zellen, können Tumore die Folge sein, sterben zu viele Zellen, drohen degenerative Krankheiten wie Alzheimer. Bei vielen Krebsarten funktioniert die Apoptose nicht. Obwohl die Zellen absterben sollten, tun sie das nicht, sie sind apoptoseresistent. Ziel der Forschung ist es daher, die Apoptose gezielt zu steuern, um einen kontrollierten Zelltod bei entarteten Zellen auszulösen. Die Erforschung des programmierten Zelltods wird dazu führen, dass Krebs künftig nicht mehr mit schweren Medikamenten oder Strahlentherapie behandelt wird, sondern mit leicht verträglichen Medikamenten, die den Körper selbst zur erfolgreichen Bekämpfung der Krankheit stimulieren.

Apoptose

Apoptose: Ein perfekter Selbstmord

Im Erwachsenenalter muß der menschliche Organismus verbrauchte, funktionsunfähige oder beschädigte Zellen beiseite schaffen. Wissenschafter schätzen, dass ohne programmierten Zelltod ein 80-Jähriger rund zwei Tonnen Knochenmark und eine Darmlänge von 16 Kilometern hätte. Auch in der Embryonalentwicklung spielt Apoptose eine entscheidende Rolle: Der menschliche Embryo trägt zunächst „Schwimmhäute“ zwischen Fingern und Zehen, die später aber wieder zurückgebildet werden sollen. Dazu wird das „Selbstzerstörungsprogramm“ in den Zellen der Finger-Häute aktiviert.

Apoptose hat viele Facetten: Zum einen ist der Zelltod Voraussetzung für die richtige Entwicklung der Zellteilung, zum anderen müssen Zellen ausgesondert werden, die ihre Funktion erfüllt haben oder den Gesamtorganismus gefährden. Das Apoptose-Programm eliminiert die betroffenen Zellen binnen weniger Stunden. Die Todesbotschaft bringen häufig Botenstoffe, die an bestimmte Proteine auf der Zelloberfläche andocken. Diese „Andockstellen“ werden deshalb auch „Todes-Rezeptoren“genannt. Wenn die Zelle das Signal zum Selbstmord empfangen hat, wird sie von innen her abgebaut und zerbricht dann in viele kleine Fragmente, die von sogenannten Fresszellen aufgenommen werden: Ein perfekter Selbstmord, der keine Spuren hinterlässt.

Infos:

www.uni-salzburg.at/biotec | www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07606.html 

Kontakt:

Univ.-Prof. Dr. Robert Schwarzenbacher

Fachbereich Molekulare Biologie

der Universität Salzburg

Tel: 0662-8044-7250

Fotos: Universität Salzburg