Neu identifiziertes Protein hilft Krebszellen gegen Nährstoffmangel
Kürzlich wurde berichtet, dass ein von Forschern entdecktes Protein neue Einblicke in Infektionen, Erbkrankheiten und Krebs eröffnet. Eine Studie hat nun gezeigt, dass dieses Protein Krebszellen ermöglicht, auf alternative Nahrungsquellen auszuweichen.
Bösartige Tumore sind oft schlecht an die Blutversorgung angebunden, sodass Krebszellen oft unter Nährstoffmangel leiden. Unter diesen Bedingungen sichern sie ihr eigenes Überleben, indem sie auf alternative Nahrungsquellen wie Proteine umsteigen. Forscher haben nun ein Protein identifiziert, das Krebszellen diesen Schalter ermöglicht. Die in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Entdeckung könnte einen Weg aufzeigen, Krebszellen selektiv auszuhungern.
Wechseln Sie zu alternativen Nährstoffquellen, wenn Sie hungrig sind
Wenn ausreichend Nährstoffe im Blut vorhanden sind, importieren die Zellen des menschlichen Körpers freie Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen, als ihre bevorzugte Nahrung, erklärt eine aktuelle Stellungnahme des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ).
Aber Tumore haben oft nicht genug Blut, was bedeutet, dass Krebszellen nur wenige Nährstoffe zur Verfügung stehen. Zellen können darauf mit Stoffwechselanpassungen reagieren und bei Hunger auf alternative Nährstoffquellen ausweichen.
Experten zufolge nutzen sie unter diesen Bedingungen den Abbau von Proteinen in ihrer Umgebung als Nahrungsquelle. Die Mechanismen, mit denen Krebszellen dies erreichen, sind jedoch noch nicht ausreichend erforscht.
Genetische Komponenten von Signalwegen
Um die molekularen Schritte dieser Stoffwechselanpassung besser zu verstehen, haben sich Wissenschaftler des DKFZ in Heidelberg und des Forschungsinstituts für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien zusammengeschlossen.
Die Forscher untersuchten Krebszellen unter streng kontrollierten Nährstoffbedingungen, die einen Aminosäuremangel nachahmten, der in vielen Tumoren vorkommt.
Mit der „Genschere“ CRISPR-Cas9 schalteten die Forscher die Expression fast aller Gene im Genom einzeln aus. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die genetischen Komponenten der Signalwege identifizieren, die an der Umstellung auf die neue Nährstoffquelle beteiligt sind.
Die Experten entdeckten ein bisher nicht charakterisiertes Gen, das nur dann überlebenswichtig ist, wenn sich Krebszellen von extrazellulären Proteinen ernähren.
Dieses Gen liefert das Modell für das Membranprotein „LYSET“ (Lysosomal Enzyme Trafficking Factor), das nachweislich entscheidend für die Funktion der Lysosomen ist. Kleine zelluläre Strukturen dienen als Magen der Zelle und verdauen Proteine.
Dramatische Effekte
Den Angaben zufolge entpuppte sich LYSET als grundlegender Bestandteil des sogenannten Mannose-6-Phosphat-Stoffwechselwegs, der notwendig ist, um Lysosomen mit Verdauungsenzymen zu füllen.
Fehlt LYSET, fehlen den Krebszellen die Enzyme in ihren Lysosomen und sie können die Nährstoffquellen nicht mehr wechseln.
Das hat dramatische Auswirkungen auf das Tumorwachstum: Die Forscher konnten an Mäusen zeigen, bei denen Krebs induziert worden war, dass ein Verlust von LYSET die Tumorentwicklung stark verlangsamt.
„Mit LYSET haben wir eine zentrale Komponente eines Stoffwechselwegs entdeckt, der es Krebszellen ermöglicht, sich an verschiedene Nährstoffe anzupassen. Das ist ihre Schlüsselfähigkeit, um in einer spärlichen Tumorumgebung zu überleben und zu wachsen“, sagt Wilhelm Palm vom DKFZ.
„Das macht die Entdeckung so spannend“, sagt Johannes Zuber vom IMP. „LYSET und der Mannose-6-Phosphat-Weg erweisen sich als besonders wichtig für Krebszellen und könnten somit ein molekularer Ansatzpunkt sein, um einen wichtigen metabolischen Engpass bei Krebs therapeutisch anzugehen.“
Autor und Informationsquelle
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Dieser Text entspricht den Anforderungen der medizinischen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien und aktuellen Studien und wurde von medizinischem Fachpersonal geprüft.
Quellen:
- Deutsches Krebsforschungszentrum: Neu identifiziertes Protein ermöglicht Krebszellen die Umstellung auf alternative Nahrungsquellen (Zugriff: 11.09.2022) Deutsches Krebsforschungszentrum
- Catarina Pechincha, Sven Groessl, Robert Kalis, Melanie de Almeida, Andrea Zanotti, Marten Wittmann, Martin Schneider, Rafael P. de Campos, Sarah Rieser, Marlene Brandstetter, Alexander Schleiffer, Karin Müller-Decker, Dominic Helm, Sabrina Jabs, David Haselbach , Marius K. Lemberg, Johannes Zuber, Wilhelm Palm: Der lysosomale Enzymtransportfaktor LYSET ermöglicht die ernährungsphysiologische Nutzung extrazellulärer Proteine; in: Wissenschaft, (veröffentlicht: 08.09.2022), Wissenschaft
Wichtiger Hinweis: Dieser Artikel enthält nur allgemeine Informationen und sollte nicht zur Selbstdiagnose oder Behandlung verwendet werden. Sie kann einen Arztbesuch nicht ersetzen.