Wie der Körper defekte DNA repariert

Ein internationales Forscherteam mit Prof. Ulrich Hübscher von der Vetsuisse-Fakultät in Zürich hat ein Enzym entdeckt, das schadhafte Bereiche in der DNA bei der Replikation wieder repariert. Das Enzym DNA-Polymerase lambda wirkt damit als Schutzschild gegen so genannten oxidativen Stress, eine der Hauptursachen für schwere Krankheiten wie Krebs, Alzheimer oder Herzinfarkte.

Atmung und Stoffwechsel sind zwar die Grundlagen des Lebens; doch die Prozesse, die uns tagtäglich mit Energie versorgen, erzeugen auch aggressive Sauerstoffverbindungen, die unsere Zellen angreifen. Oxidativer Stress wird das Phänomen genannt, wenn freie Sauerstoffradikale in den Zellen Moleküle, Proteine oder auch die DNA angreifen und verändern.

Im Normalfall kann der Körper mit diesem Stress umgehen. Abwehrstoffe, wie die Antioxidantien Vitamin E, Vitamin C oder Vitamin A, binden die freien Radikale und halten so Schäden fern. Grosse körperliche oder seelische Belastung, UV-Licht, Umweltgifte, Tabak- oder Alkoholkonsum erhöhen jedoch die Menge der aggressiven Sauerstoffverbindungen und führen zum Versagen der Abwehrmechanismen. Die durch oxidativen Stress verursachten Veränderungen können in erster Linie zu Krebs, aber auch zu anderen Krankheiten wie Diabetes, Alzheimer, Arteriosklerose oder Herzinfarkt führen.

Replizieren ohne Fehler

In einem in der Zeitschrift «Nature» publizierten Artikel haben Hübscher und seine Forscherkollegen nun DNA-Polymerase lambda als ein Enzym identifiziert, das bei der Reparatur von veränderter DNA eine wesentliche Rolle spielt. DNA-Polymerase lambda kopiert geschädigte DNA-Stellen, ohne die durch oxidativen Stress hervorgerufene Veränderung zu replizieren. Auf diese Weise bleibt die Schädigung ohne Folgen.

Wird das für DNA-Polymerase lambda zuständige Gen hingegen ausgeschaltet, sind die Zellen viel anfälliger für aggressive Sauerstoffverbindungen, wie Hübscher in Versuchen mit Maus-Zellen herausgefunden hat. Hübscher will nun diesen körpereigenen Schutzmechanismus näher erforschen. Er erhofft sich davon dereinst neue Möglichkeiten in der Krebsbekämpfung: «Bisher hat man in der Krebstherapie immer Mechanismen geblockt, damit Krebszellen nicht unkontrolliert wuchern.» Das ist meist mit heftigen Nebenwirkungen verbunden. Durch ein besseres Verständnis von DNA-Polymerase lambda könnte es künftig möglich sein, dessen Reparaturmechanismus gezielt in befallenen Zellen zu stärken und damit schonendere Therapien zu ermöglichen.

Krebsforschung als Schwerpunkt

Die Vetsuisse-Fakultät Zürich legt seit mehreren Jahren einen Schwerpunkt in der Krebsforschung. «Grundlagenforschung ist von grösster Bedeutung», sagt Hübscher, «denn noch immer verstehen wir zuwenig von den Mechanismen, die zu degenerativen Krankheiten wie Krebs führen.» Die Veterinärmedizin kann dabei gerade in der Krebsforschung wichtige Beiträge auch für die Humanmedizin liefern. «Krebs ist bei Hunden etwa doppelt so stark verbreitet wie bei Menschen», erklärt Hübscher. «Sie können uns daher als Modellorganismus in der Krebsforschung dienen.»