Der zelluläre Werkzeugkasten
Einblick in die Forschung der Nobelpreisträger Lindahl, Modrich und Sancar
Auch ohne die täglichen Einflüsse von externen Quellen wie UV-Licht, freien Radikalen und anderen karzinogenen Substanzen, ist unser Erbgut in Form der DNA-Moleküle instabil. Tausende spontane Änderungen am zellulären Genom finden täglich statt. Auch bei der täglich millionenfach auftretenden Zellteilung können Defekte bei DNA-Replikation auftreten.
Durch die Überwachung durch molekulare Systeme und die Reparatur von Defekten endet unser genetisches Material glücklicherweise nicht im totalen chemischen Chaos. Der Nobelpreis für Chemie 2015 ehrt drei Forscher, die verschiedene dieser Reparaturmechanismen untersucht und detailiert charakterisiert haben.
In den frühen siebziger Jahren des letzten Jahrhundert wurde angenommen, dass das DNA-Molekül extrem stabil ist. Tomas Lindahl konnte aber zeigen, dass die DNA in einer Geschwindigkeit zerfällt, die die Entwicklung von Leben auf der Erde unmöglich gemacht hätte. Dies führte zu der Entdeckung der Basenexzisionsreparatur, eines molekularen Mechanismus, der diesem Zerfall ständig entgegenwirkt.
Aziz Sancar erforschte einen weiteren Mechanismus, die Nukleotidexzisionsreparatur, der der Zelle ermöglicht Schäden durch ultraviolette Strahlung zu reparieren. Wenn dieses System beschädigt ist, führt dies zur Entwicklung von Hautkrebs, wenn die betroffenen Personen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Die Nukleotidexzisionsreparatur wird, neben anderen Mechanismen, vom Körper auch genutzt um Defekte die von mutagenen Substanzen hervorgerufen werden zu reparieren.
Von Paul Modrich wurde gezeigt, wie die Zelle Fehler korrigiert, die bei der DNA-Replikation während der Zellteilung auftreten können. Dieser Mismatch-Reparatur Mechanismus reduziert die Fehlerquote während der Replikation um das Tausendfache. Es sind angeborene Defekte bei diesem Mechanismus zum Beispiel bei der vererbten Form des Darmkrebses bekannt.
Die Preisträger des diesjährigen Nobelpreises für Chemie konnten mit ihrer Forschung tiefe Einblicke in die Zellfunktion liefern. Dieses Wissen kommt auch der Behandlung und Erforschung von Krebsformen zugute.
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