Forschenden der Universität Freiburg ist es gelungen, einen molekularen Bremsmechanismus zu identifizieren, der einzelligen Pilzen die Kontrolle ihres Wachstums ermöglicht. Derselbe Mechanismus konnte auch beim Menschen nachgewiesen werden, wo er zur Hemmung von Krebstumoren eingesetzt werden könnte.

Die Arbeit im Labor hat aufgezeigt, wie einzellige Pilze ihr Wachstum bremsen können. (Bild: Thinkstock)

Um zu überleben muss jeder Organismus in der Lage sein, sein Wachstum an die in seiner Umgebung zur Verfügung stehenden Nährstoffe anzupassen. Auf Zellebene spielt dabei der Proteinkomplex TORC1 eine zentrale Rolle. TORC1 ist bei allen eukaryotischen Lebewesen präsent, vom Pilz über die Pflanzen- und Tierwelt bis hin zum Menschen. Der Proteinkomplex kann durch verschiedene Nährstoffe indirekt stimuliert werden, allen voran durch Aminosäuren, dem Grundelement der Proteinbiosynthese. Aminosäuren aktivieren dabei zunächst einen weiteren Proteinkomplex namens EGOC, welcher seinerseits TORC1 in einen aktivierten Zustand versetzt. TORC1 fördert dann das Zellwachstum indem er bestimmte Gene und Proteine anvisiert.

Die Freiburger Forschungsgruppe um Prof. Claudio De Virgilio konnte in diesem Zusammenhang in der Bierhefe einen aus drei Proteinen bestehenden Komplex identifizieren (Iml1-Npr2-Npr3), welcher in der Lage ist eine kritische Komponente des EGOC-Komplexes auszubremsen sobald Aminosäuren rar werden. EGOC ist als Folge ausserstande, TORC1 zu aktivieren, was letztlich das Zellwachstum drastisch drosselt.

Eine parallel laufende, die Arbeit der Freiburger Forschenden ergänzende Studie der Gruppe um Professor David Sabatini des Whitehead Institute (Massachusetts/USA) konnte aufzeigen, dass derselbe Mechanismus auch in menschlichen Zellen vorhanden ist. Die amerikanischen Wissenschaftler konnten beweisen, dass bei gewissen Arten von Krebszellen diese molekulare Bremse nicht mehr funktioniert.

Zusammen ist es den beiden Studien gelungen, einen im Laufe der Evolution erstaunlich intakt gebliebenen Mechanismus aufzuzeigen, der es den Zellen ermöglicht, ihr Wachstum zu bremsen wenn die Nährstoffe knapp werden. Angewendet auf die Krebsforschung kann dieser Prozess dazu beitragen, der Bildung von Tumoren durch unkontrollierte Zellvermehrung zuvorzukommen.

Die Studie der Gruppe von Professor Claudio De Virgilio wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Science Signaling publiziert:
Amino Acid Deprivation Inhibits TORC1 Through a GTPase-Activating Protein Complex for the Rag Family GTPase Gtr1

Die Studie der Gruppe von Professor David Sabatini erschien in der Fachzeitschrift Science:
A Tumor Suppressor Complex with GAP Activity for the Rag GTPases That Signal Amino Acid Sufficiency to mTORC1

Kontakt: Prof. Claudio De Virgilio, Departement für Biologie, Universität Freiburg, 026 300 86 56, claudio.devirgilio@unifr.ch