Eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen der Zelle wird von Kinasen reguliert. Diese Enzyme spielen allerdings auch eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Krebs. US-Forschern haben nun ein Verfahren zur Kontrolle der Kinasen entwickelt, mit dessen Hilfe sie gezielt einzelne Kinasen ein- oder ausschalten können. Das neue Verfahren soll dazu beitragen, die Entstehungsmechanismen von Krebs sowie vieler anderer Krankheiten besser zu verstehen. Bislang verwendete Methoden waren nicht nur erheblich komplizierter und teurer, sondern auch wesentlich unspezifischer: Es konnten nur ganze Kinasen-Gruppen ausgeknipst werden, berichten die Wissenschaftler um Klaus Hahn von der University of North Carolina in Chapel Hill.
Viele wichtige Funktionen innerhalb der Zelle wie etwa Stoffwechselprozesse oder die Zellteilung werden durch einen Vorgang reguliert, der als Phosphorylierung bezeichnet wird. Dabei wird ein Energieträger-Molekül an bestimmte Proteine angehängt. Dieser umkehrbare Prozess verändert die Struktur des Proteins, sodass es aktiviert wird und seine jeweilige Funktion erfüllen kann. Somit ist die Phosphorylierung eines Proteins mit dem Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Geräts vergleichbar.
Ob der molekulare Schalter nun ein- oder ausgeschaltet ist, wird von sogenannten Kinasen kontrolliert. Die rund 500 bekannten Kinasen können die Phosphorylierung von rund 30 Prozent aller Proteine einer Zelle einleiten. Diese komplexen zellulären Prozesse sind zudem in die Krebsentstehung involviert, weshalb ihre Untersuchung von großer wissenschaftlicher Bedeutung ist.
Bisher standen Wissenschaftlern allerdings nur sehr grobe Methoden zur Untersuchung des komplexen Kinasen-Netzwerks zur Verfügung. Dank der sogenannten “Engineered Allosteric Regulation” von Klaus Hahn und seinen Kollegen können sie in Zukunft jedoch gezielt auf einzelne Kinasen zugreifen. Die Forscher hefteten ein künstlich hergestelltes Molekül an die Kinase, das das Enzym zum Vibrieren brachte. Derart gestört konnte es seine Aufgabe nicht mehr ausführen ?vergleichbar einem Auto, das bei angezogener Handbremse nicht losfahren kann. Durch Zugabe eines Wirkstoffs entspannte sich die Kinase jedoch wieder ? die Handbremse war gelöst und das Enzym konnte seine Funktion wieder erfüllen.
Durch diese Methode ist es möglich, genauestens zu verfolgen, welche Konsequenzen das Ausschalten einer bestimmten Kinase für die Funktion der Zelle hat. Nach Ansicht der Wissenschaftler ergibt sich damit eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für das von ihnen entwickelte Verfahren. “Die Fähigkeit, die Kinasefunktion präzise kontrollieren zu können, öffnet die Tür für ein breites Spektrum neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse”, freut sich Hahn. Die Aufklärung von zellulären Signalübertragungswegen, die im Zusammenhang mit Krebs und vielen anderen Erkrankungen stehen, würde durch die neue Technologie nicht nur signifikant vereinfacht. Vielmehr würden auch die langwierigen und kostenintensiven Methoden, die bisher verwendet wurden, der Vergangenheit angehören.
Klaus Hahn (University of North Carolina, Chapel Hill) et al.: Nature Biotechnology , Online-Vorabveröffentlichung, doi:10.1038/nbt.1639 ddp/wissenschaft.de ? Gwydion Brennan
