Rätselhaftes Erbgut: Viersträngige DNA in menschlichen Zellen entdeckt

G-Quadruplex im Modell: Die Vierfachhelix wurde in menschlichen Zellen nachgewiesen Zur Großansicht
Jean-Paul Rodriguez

G-Quadruplex im Modell: Die Vierfachhelix wurde in menschlichen Zellen nachgewiesen

60 Jahre nach der Entdeckung der Bausteine des Lebens haben Forscher erstmals viersträngige DNA in menschlichen Zellen nachgewiesen. Dem seltsamen Molekül schreiben sie eine Rolle bei der Krebsentstehung zu. Es könnte damit der Schlüssel zu neuen Therapieansätzen sein.

Chemikern der University of Cambridge ist es erstmals gelungen, viersträngige DNA-Moleküle in menschlichen Zellen zu beobachten. Über Aufgabe und Funktion der sonderbaren Moleküle ist noch wenig bekannt. Sie stehen im Verdacht, eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krebs zu spielen - und könnten daher der Schlüssel zu neuen Therapieansätzen sein. Die Wissenschaftler wollen nun prüfen, ob man die Moleküle ausschalten und damit möglicherweise ein unkontrolliertes Zellwachstum stoppen kann.

Ziemlich genau 60 Jahre ist es her, dass Francis Crick in einen Pub in der Nähe seines Labors in Cambridge stürmte und verkündete, er habe zusammen mit seinem Kollegen James Watson "das Geheimnis des Lebens entdeckt". Gemeint war die Doppelhelix-Struktur der DNA, in der sich zwei Einzelstränge mit Erbinformationen umeinander winden.

Heute forschen die Nachfolger der Pioniere in Cambridge noch immer an den Molekülen des Lebens - und finden dabei stetig Neues. Die jetzt entdeckte Vierfachhelix nennen Shankar Balasubramanian und seine Kollegen auch G-Quadruplex, da sie in DNA-Abschnitten auftaucht, die viel Guanin enthalten. Guanin ist eine Nukleinbase und neben Adenin, Cytosin und Thymin ein wichtiger Grundbaustein von Erbinformationen. In Mikroorganismen wurden solche Quadruplex-Strukturen in der Vergangenheit schon nachgewiesen, nicht aber beim Menschen.

Antikörper erkennen die Vierfachhelix

Die Wissenschaftler entwarfen Antikörper, die DNA-Abschnitte mit vielen Quadruplex-Strukturen erkennen und an diese andocken. Mit Fluoreszenz konnte das Team die Regionen mit der viersträngigen DNA sichtbar machen und zugleich ermitteln, in welchem Stadium der Zellteilung sie auftauchen.

Dabei stellten die Chemiker fest, dass die markierten Antikörper immer dann heller aufleuchteten, wenn sich die Zelle in der Synthese-Phase befand, in der die DNA vor der Zellteilung kopiert wird. Diese Beobachtung ist für die Krebsforschung interessant, da mutierte Onkogene bei der Entstehung von Krebs die Vervielfältigung der DNA unkontrolliert beschleunigen und so zum Tumorwachstum beitragen.

Die Forscher hoffen, diese Signalkette mit künftigen Krebstherapien durchbrechen zu können. In ihrer Studie im Fachblatt "Nature Chemistry" konnten sie zeigen, dass die Zahl der Quadruplex-Strukturen zurückgeht, wenn man die DNA-Vervielfältigung künstlich hemmt. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Quadruplex-Strukturen eher in Genen von sich schnell teilenden Zellen wie etwa Krebszellen auftauchen", sagt Balasubramanian.

Das Team beobachtete zudem, dass ein überaktives Gen mit hohem Quadruplex-Anteil empfindlicher auf äußere Einflüsse reagiert. Daher könnten möglicherweise bestimmte Krebsgene beeinflusst werden, wenn eigens dafür entworfene Moleküle an die Vierfachhelices binden und ihnen so ihre Funktionsfähigkeit nehmen.

twn

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