Fortschritte im Verständnis der Zellteilung könnten zu neuen Krebsbehandlungen führen

Ein Protein namens CDC7, von dem lange angenommen wurde, dass es früh im Zellteilungsprozess eine wesentliche Rolle spielt, ist laut einer Studie von Forschern der Weill Cornell Medicine und des Dana Farber Cancer Institute tatsächlich durch ein anderes Protein namens CDK1 ersetzbar. Die Entdeckung stellt einen grundlegenden Fortschritt in der Zellbiologie dar und könnte zu neuen Krebstherapien führen, da Krebserkrankungen häufig die molekulare Maschinerie der Zellteilung verändern, um ihr schnelles Wachstum aufrechtzuerhalten.

Die Studie, online veröffentlicht am 4. Mai in Natur, bestimmten die Auswirkungen der Entfernung von CDC7 in einer Vielzahl von Säugetierzelltypen, ein Prozess, der bisher nur schwer zu erreichen war. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die gleichzeitige Ausrichtung auf CDC7 und CDK1 eine wirksame Krebsbehandlungsstrategie sein könnte.

„Diese Studie bietet neue Einblicke in einen der wichtigsten Schritte bei der Zellteilung und schlägt eine neue Reihe von Zielen für zukünftige Krebstherapien vor“, sagte Dr. Tobias Meyer, Joseph-Hinsey-Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie und Mitglied der Sandra und Edward Meyer Cancer Center bei Weill Cornell Medicine.

Der andere Co-Senior-Autor der Studie ist Dr. Peter Sicinski, Professor für Genetik an der Harvard Medical School und Forscher am Dana-Farber Cancer Institute, und die Erstautoren sind Dr. Jan Suski, Postdoktorand im Sicinski-Labor Dana-Farber und Nalin Ratnayeke, eine Senior-Doktorandin im Meyer Lab bei Weill Cornell Medicine.

Der Prozess der Zellteilung, auch Zellzyklus genannt, ist von zentraler Bedeutung in der Biologie. Wie Wissenschaftler in den letzten Jahrzehnten herausgefunden haben, wird dieser Prozess von einer Vielzahl von Molekülen initiiert und gesteuert, darunter die Signalproteine ​​CDK1, CDK4, CDK6 und CDC7. Es ist bereits viel darüber bekannt, wie diese Proteine ​​den Beginn der Zellteilung orchestrieren, und Krebsmedikamente, die die Zellteilung blockieren, indem sie sowohl CDK4 als auch CDK6 blockieren, werden bereits verwendet. Aber die Rolle von CDK1 und CDC7 im Zellzyklus war etwas unklar.

Basierend auf früheren Experimenten, hauptsächlich in Hefezellen, wurde angenommen, dass CDC7 für einen wichtigen Anfangsschritt bei der Zellteilung im Großen und Ganzen essentiell ist – das Verschieben der Zelle aus der Vorbereitungsphase des Zellzyklus, genannt „G1“, in die „S“-Phase, in der die Zelle dupliziert ihre DNA und verpflichtet sich zur Teilung.

In der neuen Studie nutzten die Forscher eine Vielzahl neuer und etablierter Proteinentfernungsmethoden, um eine überraschende Entdeckung zu machen: Das selektive Löschen der Mausversion von CDC7 in verschiedenen Zelltypen kann die Zellteilung verlangsamen oder stoppen, jedoch nur für ein oder zwei Tage zuvor Die Zellteilung wird fortgesetzt. Die Forscher fanden heraus, dass Zellen in Mäusen und vermutlich in allen Säugetieren den Verlust von CDC7 durch eine erhöhte Aktivität von CDK1 kompensieren können – obwohl letzteres sich strukturell stark von CDC7 unterscheidet und bisher angenommen wurde, dass es eine völlig andere Rolle bei der Zellteilung spielt .

Die Ergebnisse beleuchten die komplexe molekulare Orchestrierung des Zellzyklus und legen nahe, dass die gleichzeitige Blockierung von CDC7 und CDK1 eine wirksame neue Strategie gegen Krebs sein könnte. Die Forscher gehen nun weiter daran, die Rollen der verschiedenen molekularen Akteure im Zellzyklus auseinander zu nehmen.

„Diese Arbeit hebt die überraschende Tatsache hervor, dass Zellen manchmal mit zwei sehr unterschiedlichen Proteinklassen Redundanz für eine bestimmte Funktion erreichen können – nicht nur mit zwei eng verwandten Proteinen, wie wir es gewohnt sind zu sehen“, sagte Dr. Meyer.