Neuer Mechanismus der Zellreaktion auf UV-Strahlenschäden entdeckt

UV-Strahlung schädigt nicht nur DNA, sondern auch die Messenger-RNA. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Messenger-RNAs als erste Antwort fungieren und den Zellen mitteilen, wie sie mit dem Stress umgehen sollen.

„RNA ist ein Kanarienvogel in der Kohlenmine. Sie sagt der Zelle: Wir haben hier einen großen Schaden, und wir müssen etwas tun“, sagt Rachel Green von der Johns Hopkins University School of Medicine.

ZAK löst ribotoxische Stressantwort aus

Das Protein ZAK spielt eine Schlüsselrolle in dem Prozess, der Zellschäden erkennt, indem er die Kollisionen von Ribosomen erfasst. Zu Kollisionen kommt es, wenn Ribosomen sich entlang UV-geschädigter Messenger-RNA (mRNA) bewegen und, da sie nicht in der Lage sind, die geschädigte Botschaft zu entschlüsseln, hängenbleiben und nachfolgende Ribosomen behindern. Die Ribosomenkollisionen aktivieren ZAK, was ein zelluläres Signalprogramm auslöst, das als ribotoxische Stressantwort bekannt ist. ZAK setzt dann eine Kaskade von nachgeschalteten Ereignissen in Gang, die über das Schicksal der Zelle entscheiden.

Verstehen, wie Krebs entsteht

Ein umfassenderes Verständnis der Art und Weise, wie zelluläre Entscheidungen über Leben und Tod getroffen werden, wenn sie mit UV-Strahlung in Berührung kommen, könnte den Forschenden helfen, die Ursachen von Hautkrebs und anderen Krebsarten zu verstehen, sagt Niladri Sinha. Unternehmen, die Medikamente entwickeln, die auf Ribosomen abzielen, könnten ebenfalls feststellen, dass ZAK bei allen Krebsarten ein Treiber des Zelltods sein könnte, so Sinha.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ZAK das Ausmaß der Zellschädigung erkennt und in Abhängigkeit von der UV-Strahlung, der die Zelle ausgesetzt ist, reagiert, was ein differenzierteres Verständnis des durch UV-Strahlung verursachten Zelltods ermöglicht und neue Wege aufzeigt, die Aktivität von ZAK unter Kontrolle zu halten, so Green. „Es gibt abgestufte Möglichkeiten, wie ZAK reagiert, es geht nicht um alles oder nichts“, sagt Green. Die Forschung zeige auch sehr deutlich, dass beispielsweise das Schicksal einer Hautzelle unmittelbar nach einer UV-Bestrahlung in erster Linie vom Ausmaß der kollidierenden Ribosomen und der ZAK-Signalisierung abhänge, so Green.

„In diesem Regime bestimmen DNA-Schäden und der gut charakterisierte DNA-Schadensreaktionsweg, einschließlich des Schlüsselproteins p53, nicht wesentlich die Entscheidungen über das Zellschicksal“, so Green weiter. Die DNA-Schadensreparatur finde in einer Untergruppe von Zellen statt, die ihr genetisches Material kopieren, aber diese Wege seien nicht die wichtigsten „Entscheider“ des Zellschicksals, so Green.