Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

69 Humangenetik M Arbeitsheft Seite 25 Zellzykluskontrolle und Entstehung von Krebs Jede sich teilende Körperzelle durchläuft einen bestimmten Zyklus, den Zellzy­ klus ( Abb. 62 sowie Begegnungen mit der Natur, Band 6). Damit er korrekt abläuft, unterliegt er einem komplizierten Kontrollsystem. Während der einzel­ nen Phasen (G1-, S-, G2- und M-Phase) gibt es Kontrollpunkte, an denen die nächste Phase nur dann eingeleitet wird, wenn bestimmte Proteine wirksam werden. Bleiben diese Signale aus, stoppt der Zellzyklus. Eine ganz wichtige Rolle spielt der in der späten G1-Phase liegende Restriktionspunkt. An ihm wird reguliert, ob das Signal für die S-Phase gegeben wird. Bleibt dieses aus, findet keine Replikation statt. Die Zelle geht in die G0-Phase über. Zellen in der G0-Phase teilen sich nicht mehr, erfüllen dafür jedoch bestimmte Aufgaben im Körper ( ausdifferenzierte Zellen ; zB rote Blutkörperchen, Nerven und Muskel­ zellen). Adulte Stammzellen hingegen teilen sich lebenslang und ersetzen gealterte, beschädigte und abgestorbene Zellen. Außerdem gibt es Zellen, die zwar aus­ differenziert sind, bei Zellverlust allerdings von der G0-Phase wieder in die G1-Phase übergehen und sich in weiterer Folge teilen können (zB Leberzellen). p53 ist ein Tumorsuppressor Wachstum, Teilung und die Differenzierung der Zelle werden durch bestimmte Gene reguliert. Genauer gesagt besitzen unsere Körperzellen Gene, die den Bauplan für diejenigen Proteine codieren, welche den Zellzyklus kontrollieren bzw. regulieren: Protoonkogene bewirken, dass der Zellzyklus angeregt wird, Tumorsuppressorgene ( S. 33) bewirken seine Hemmung. Ein Beispiel für ein Protein, das als Tumorsuppressor wirkt, ist p53 . Es besitzt die Fähigkeit, bei Bedarf den Zellzyklus zu unterbrechen und somit mögliche unkontrollierte Teilungen einer schadhaften Zelle zu verhindern (Tumor­ bildung,  S. 70). Erfolgt beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder durch den Einfluss von Che- mikalien ein Doppelstrangbruch, also eine Durchtrennung beider DNA-Nukleo­ tidketten, wandert p53 in den Zellkern, bindet dort an die DNA, stoppt die Zell­ teilung und aktiviert Reparaturmechanismen, wie etwa das so genannte Proofreading . Dabei repariert die DNA-Polymerase ( S. 21) in 3’–5’-Richtung Fehler, die sie selbst verursacht hat. Ein weiteres Beispiel zur Behebung von DNA- Schäden ist das Herausschneiden fehlerhafter DNA-Abschnitte mit Hilfe des Enzyms Exzisionsendonuklease mit anschließender Ergänzung durch die richtigen Nukleotide mit Hilfe der DNA-Polymerase. Ist der Defekt behoben, darf sich die Zelle weiter teilen. Ist der Schaden aller­ dings so groß, dass eine Reparatur unmöglich ist, leitet p53 die Apoptose ein, wodurch der Fehler ohne Wirkung bleibt. Durch Zellen der unspezifischen Immunabwehr werden die vernichteten Zellen entfernt ( Abb. 63).  ausdifferenzierte Zellen die meisten Zellen in unserem Körper befinden sich in diesem Zustand  adulte Stammzellen zB Stammzellen im Knochenmark, in der Haut, im Darm  Protoonkogene sind Gene, deren Produkte das Zell­ wachstum und die Zellteilung fördern  p53 spielt eine große Rolle bei der Zellzyklus­ kontrolle, hemmt die Aktivität bestimm­ ter Gene. Ist das codierende p53-Gen defekt ( S. 71), kann dies zur unkon­ trollierten Zellteilung und Tumorbildung ( S. 70) führen. p53 wurde 1979 unab­ hängig voneinander von dem britischen Krebsforscher David Lane (geb. 1952) und dem US-amerikanischen Biologen und Krebsforscher Arnold Levine (geb. 1939) im Cytoplasma gefunden, ohne je­ doch zu ahnen, welche wichtige Bedeu­ tung dieses Protein hat. Jahre danach wurde auch das zuständige Gen gefun­ den, das allerdings kaum Beachtung fand. Das Interesse an p53 stieg erst, als man erkannte, dass es auch das Wachs­ tum entarteter Zellen hemmen kann.  Proofreading engl. für Korrekturlesen  Exzisionsendonuklease exzidere (lat.) = herausschneiden  Apoptose programmierter Zelltod apopiptein (griech.) = abfallen 61  Zellzyklus (Schema) 62  Ablauf der Apoptose (Schema) Vorbereitung zur Mitose Mitose und Zellteilung Synthesephase: DNA-Synthese Aufbau der für die DNA-Synthese notwen­ digen Komponenten Restriktionspunkt Ruhe­ phase geschädigte Zelle, Apoptose wird eingeleitet Zelle schrumpft Zelle zerfällt in Bläschen Makrophagen fressen die Zellreste Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv