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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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DNA-Duplikation: Körperzellen sind erfinderisch |
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| | | Unsere Körperzellen sind höchst erfinderisch, wenn es darum geht DNA für die Zellteilung zu duplizieren. Selbst wenn das Erbgut beschädigt ist, können sie auf ungeahnte Weise improvisieren, berichten Forscher. |
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Millionen Zellen teilen sich täglich im menschlichen Körper, um abgenutzte Zellen zu ersetzen. Dafür muss allerdings zunächst ihr Erbgut in Form der DNA kopiert bzw. verdoppelt werden.
Eine Studie des Weizmann Institute of Science zeigt nun, dass die so genannten DNA-Polymerasen, welche die Aufgabe der Erbgut-Duplikation haben, auf ganz ungeahnte Weise improvisieren können.
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Die Studie ist unter dem Titel "Lesion bypass DNA polymerases replicate across non-DNA segments" in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) erschienen (Bd. 100, Seiten 14760-14765, doi:10.1073/pnas.2433503100). |
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 Abstract der Studie in www.pnas.org |
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DNA-Polymerasen duplizieren das Erbgut |
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DNA-Polymerasen bewegen sich entlang der DNA und produzieren immer dann neue "Duplikate" des Erbgutes, wenn sich eine Zelle teilt. Auf diese Weise wird genetische Information von einer Zell-Generation zur nächsten weitergegeben.
Problematisch wird es allerdings, sobald die DNA beschädigt ist. Obwohl der menschliche Körper spezielle Enzyme besitzt, welche die DNA reparieren, bleiben einige Schäden unbemerkt - und erneut kommen die DNA-Polymerasen zum Einsatz.
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Forscher fügten fremdes Material in DNA-Strang ein |
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Die Biochemiker um Zvi Livneh spalteten einen DNA-Strang des E. Coli-Bakteriums auf und fügten fremdes Material zwischen beiden Enden ein. Wie erwartet, hörte die normale DNA-Polymerase auf zu arbeiten, als sie auf das fremde Material stieß.
Doch die Wissenschaftler stellten überrascht fest, dass eine spezialisierte DNA-Polymerase einsprang, um den feststeckenden Duplikationsprozess zu retten und das Kopierverfahren fortzusetzen. Dabei improvisierte das Molekül höchst erfinderisch - und gab nicht existierende, genetische Komponenten in das "Duplikat" ein, sobald es auf das Fremdmaterial stieß.
Dies sei vergleichbar mit einer Person, die ein paar Worte eines Liedes vergessen habe und schnell neue Worte erfinde und einfüge, um dann weiter singen zu können. "Eszeigt die außergewöhnliche Fähigkeit einer Zelle sich zu reproduzieren," kommentiert Ziv Livneh die Ergebnisse.
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Neue Einsichten in Krankheiten wie Krebs |
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Zwar könnten DNA-Polymerasen durch Improvisieren auch Irrtümer in der DNA neuer Zellen hervorrufen, doch könne der Körper durchaus nicht alle Zellen mit beschädigter DNA sterben lassen, weil es davon zu viele gebe, so der Forscher weiter. "Nur wenn ein sehr großer Schaden in der DNA vorliegt, passiert es, dass die Zellen-Maschinerie 'aufgibt' und Zellen absterben lässt".
Die neue Einsicht in die Replikation und Reparatur von DNA könnte auch bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten wie etwa Krebs behilflich sein, die mit einer Beschädigung des Erbgutes in Zusammenhang stehen.
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01.01.2010 |
