Forscher finden „Krebssignatur“ in Proteinen

In einer umfangreichen Studie haben die Bioinformatikerin Mihaela Zavolan und ihr Mitarbeiter Joao Guimaraes vom Biozentrum der Universität Basel die Herstellung ribosomaler Proteine in dreißig Gewebearten, dreihundert verschiedenen Zelltypen und sechzehn unterschiedlichen Tumorarten wie Lungen- und Brustkrebs systematisch analysiert. Die erstaunlichen Erkenntnisse, die sie daraus gewonnen haben, wurden in der Fachzeitschrift „Genome Biology“ publiziert.

Zell-Fabriken für die Proteinsynthese

Ribosomen kommen in jeder Zelle vor. Sie haben die lebenswichtige Aufgabe, die Grundbausteine des Lebens, die Proteine, herzustellen, auch diejenigen, aus denen sie selbst zusammengesetzt sind (ribosomale Proteine). Beim Menschen bestehen die Ribosomen aus achtzig ribosomalen Proteinen. Lange Zeit ging man davon aus, dass deren Produktion streng kontrolliert und relativ stabil ist.

Frühere Studien hatten bereits nahegelegt, dass die Expression einzelner ribosomaler Proteine bei Krebserkrankungen und Krankheiten des blutbildenden Systems, wie zum Beispiel der Akuten Lymphoblastischen Leukämie, verändert ist. 

Zavolan und ihr Team fanden nun eine große Variationsbreite in der Genexpression ribosomaler Proteine. Sie stellten fest, dass die Expression von rund einem Viertel gewebsspezifisch ist. Außerdem zeigten verschiedene Krebsarten ein ganz eigenes Expressionsmuster. Dabei wiesen die blutbildenden Zellen und Krebszellen die komplexesten Expressionsmuster auf. „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 in einer Pressemittelung.

„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.“

Aus den festgestellten Mustern erhoffen sich die Forscher in der Zukunft wichtige Rückschlüsse, welche ribosomalen Proteine in welcher Weise für das Wachstum von Krebstumoren verantwortlich sind.

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“, berichtet Zavolan. Diese sei vergleichbar mit den Prognosen, die man mit den derzeit besten Markern erreicht. „Unsere Studie zeigt 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.“

Quelle:

Joao C. Guimaraes and Mihaela Zavolan. Patterns of ribosomal protein expression specify normal and malignant human cells. Genome Biology; published online 24 November 2016