Nobelpreis für die Forschung an Chromosomenenden. Blackburn, Greider und Szostak bekommen den Nobelpreis für die Forschung an Telomeren und die Entdeckung der Telomerase. Was sind Telomere, was ist die Telomerase und was ist deren Rolle in menschlichen Zellen?

Der Nobelpreis für Medizin und Physiologie geht also dieses Jahr an Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider und Jack W. Szostak. Der Preis war fällig und wenig überraschend, wurden die Gewinnen doch von etlichen Quellen vorhergesagt. Auch in meinem Blog wurde wieder getippt und Alex vom Alles was lebt Blog und Martin Fenner von Gobbledyook auf Nature networks lagen ebenfalls richtig.

Wofür wurde also der Preis vergeben? Jede Zelle besitzt ihre Erbinformation, die in Form von DNA vorliegt. In eukaryontischen Zellen, also auch denen des Menschen, ist die DNA in Form von mehreren Chromosomen organisiert. Beim Menschen sind es zwei mal 23 Chromosomen pro Zelle. Chromosomen bestehen aus zwei Strängen, den Chromatiden. Diese sind miteinander am Zentromer verbunden. Die Enden der Chromatiden heißen Telomere (Abbildung 1).
Die DNA der Telomere ist weniger interessant, es sind stupide Wiederholungen der immergleichen Nukleotidsequenz (TTAGGG in Wirbeltieren). Elisabeth Blackburn, eine der Gewinnerinnen, hat sie mit den verklebten Enden von Schnürsenkeln verglichen, die verhindern, dass sich diese von selbst aufdröseln.

Mit jeder Zellteilung wird die DNA verdoppelt und auf die Tochterzellen verteilt. Für die Replikation der DNA ist hauptsächlich das Enzym DNA-Polymerase verantwortlich. Da die Polymerase nur in einer Richtung die DNA vervielfältigen kann, werden die Chromosomen an den Enden mit jeder Teilung kürzer (Abbildung 2).

Das ist auch bei den meisten Zellen der Fall. Irgendwann hat die Zelle keine ausreichend langen Telomersequenzen mehr und die Zellteilung wird verhindert. Das macht Sinn: Die meisten Zellen sollen sich nicht für immer weiterteilen. Die Schritt für Schritt kürzer werdenden Telomere fungieren also als eine Art Sicherung, die die unkontrollierte Zellteilung verhindert, und somit Krebs.

Es gibt jedoch ausnahmen: Stammzellen und Keimzellen zum Beispiel müssen sich in ihrem Leben noch sehr oft teilen. Wenn hier schon der Mechanismus der sich verkürzenden Telomere einsetzen würde, wäre deren Lebensdauer stark verkürzt. Diese Zellen haben Abhilfe geschaffen in Form eines Gens, das sie spezifisch exprimieren und das für die sogenannte Telomerase kodiert.

Die Telomerase ist ein Enzym. Sie fungiert prinzipiell als reverse Transkriptase. Sie hat ihr eigenes RNA Molekül als Matrize mit an Bord und macht nichts anderes als die bei der Zellteilung verloren gegangenen Nukleotide am Ende der Chromosomen wieder aufzufüllen.

Auf der einen Seite verhindert die natürliche Kürzung der Telomere, die bei jeder regulären Zellteilung auftritt, als eine Art Sicherung, dass sich Zellen, die im Laufe ihres Lebens mögicherweise Mutationen angesammelt haben, sich dauerhaft Teilen. Auf der Anderen Seite fungiert die Telomerase als eine Art Jungbrunnen für Zellen, die sich noch sehr oft in ihrem Leben teilen müssen.

Molekularbiologie at its best, und ein verdienter Nobelpreis für Blackburn, Greider und Szostak. Ich schreibe später noch einen zweiten Blogpost zur Rolle der Telomere und der Telomerase bei der Ageing-Forschung und bei Krebs.

Abbildung oben Screenshot von www.nobelprize.org. Abbildungen im Text zum Teil modifiziert aus Wikipedia.