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Universität Basel

05. Dezember 2016

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

Forscher am Biozentrum der Universität Basel haben die Herstellung ribosomaler Proteine in unterschiedlichen Geweben untersucht und entdeckt, dass verschiedene Krebsarten eine spezifische Signatur aufweisen. Wie sie in «Genome Biology» berichten, eignet sich diese «Krebssignatur» auch zur Prognose des Krankheitsverlaufs.

Proteine sind die Grundbausteine des Lebens. Sie werden von molekularen Fabriken, den Ribosomen, hergestellt. Die Ribosomen beim Menschen bestehen aus achtzig ribosomalen Proteinen. Die Forschungsgruppe von Prof. Mihaela Zavolan vom Biozentrum der Universität Basel hat nun herausgefunden, dass die Expression etwa eines Viertels dieser Proteine gewebsspezifisch ist und dass verschiedene Krebsarten ein ganz eigenes Expressionsmuster aufweisen. Zukünftig könnte dieses Expressionsmuster als prognostischer Marker für Krebserkrankungen dienen und zudem neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen.

Zell-Fabriken für Proteinsynthese

Ribosomen produzieren die lebenswichtigen Proteine und sind daher essenziell für die Zelle. Deshalb ging man lange Zeit davon aus, dass die Produktion ihrer einzelnen Bestandteile streng kontrolliert und relativ stabil ist. Frühere Studien hatten aber bereits nahegelegt, dass die Expression einzelner ribosomaler Proteine bei Krebserkrankungen und Krankheiten des blutbildenden Systems, wie zum Beispiel der Akuten Lymphoblastischen Leukämie, verändert ist.

Systematische Datenanalyse deckt Krebssignatur auf

Mihaela Zavolan und ihr Mitarbeiter Joao Guimaraes haben nun die Expression ribosomaler Proteine in dreissig Gewebearten, dreihundert verschiedenen Zelltypen und sechzehn unterschiedlichen Tumorarten wie Lungen- und Brustkrebs systematisch analysiert. Entgegen früherer Annahmen fanden sie eine grosse Variationsbreite in der Genexpression ribosomaler Proteine. Dabei weisen Insbesondere die blutbildenden Zellen und Krebszellen die komplexesten Expressionsmuster auf.

Niveau der Genexpression einzelner ribosomaler Proteine (RP) in unterschiedlichen Krebsarten (blau: niedrigerer; rot: höherer Level verglichen mit normalem Gewebe). (Bild: Universität Basel, Biozentrum)
Niveau der Genexpression einzelner ribosomaler Proteine (RP) in unterschiedlichen Krebsarten (blau: niedrigerer; rot: höherer Level verglichen mit normalem Gewebe). (Bild: Universität Basel, Biozentrum)

«Für uns war es besonders eindrücklich zu sehen, wie sich nach der Analyse der Datensätze, die auch Patientenproben beinhalteten, für verschiedene Krebsarten eine bestimmte Signatur herauskristallisierte», erklärt Erstautor Guimaraes. «Das Muster dieser fehlregulierten Proteine ist dabei äusserst markant. So ist in Krebszellen die Expression einiger ribosomaler Proteine stets reduziert und die anderer systematisch erhöht. Das deutet darauf hin, dass einzelne ribosomale Proteine entweder das Tumorwachstum unterdrücken oder begünstigen können.»

Expressionsmuster als prognostischer Marker

In einem weiteren Schritt fanden die Wissenschaftler heraus, dass es einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Brustkrebs-Signatur und dem rückfallfreien Überleben gibt. «Wir waren ganz erstaunt, aber anhand des Levels von nur drei ribosomalen Proteinen lässt sich im Fall von Brustkrebs eine ziemlich genaue Vorhersage über den Krankheitsverlauf erstellen. Diese ist mit den Prognosen vergleichbar, die man mit den derzeit besten Markern erreicht», streicht Zavolan heraus.

«Unsere Studie zeigt somit das Potenzial solcher Expressionsmuster für die Prognose und vielleicht auch Diagnose von Krebserkrankungen auf. Wir sind sehr daran interessiert die Funktion der einzelnen ribosomalen Proteine aufzuklären und hoffen, damit die Tür für neue Therapieoptionen zu öffnen», so die Forscherin.

Originalbeitrag

Joao C. Guimaraes and Mihaela Zavolan
Patterns of ribosomal protein expression specify normal and malignant human cells
Genome Biology (2016), doi: 10.1186/s13059-016-1104-z


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