Stressprotein Hsp70 überwacht DNA-Schäden in Zellen
Ein Protein, das vor allem dafür bekannt ist, anderen Proteinen bei der korrekten Faltung zu helfen, erfüllt offenbar eine unerwartete Rolle bei der zellulären Antwort auf DNA-Schäden. Der Fund erweitert das Funktionsspektrum eines der meistuntersuchten Moleküle der Biologie.
Hsp70 ist ein Chaperon – es hilft anderen Proteinen, die richtige räumliche Struktur anzunehmen, und verhindert, dass sie verklumpen. Unter Stressbedingungen wie Hitze oder Nährstoffmangel produzieren Zellen verstärkt Hsp70, was dem Molekül seinen Namen als Hitzeschockprotein eingebracht hat.
Der neue Befund betrifft eine spezifische chemische Modifikation. Die Forschenden stellten fest, dass Hsp70 an einer bestimmten Stelle (T495) phosphoryliert wird, sobald sich in Zellen DNA-Schäden anhäufen – insbesondere dann, wenn ein Reparaturmechanismus namens Basenexzisionsreparatur an seine Kapazitätsgrenzen stößt. Bei der Phosphorylierung wird einer Phosphatgruppe an ein Protein angelagert, wodurch sich dessen Verhalten verändert.
Verknüpfung mit dem Zellzyklus
Diese Phosphorylierung tritt nicht zufällig auf. Sie erfolgt zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zellzyklus, dem Programm, das die Zellteilung steuert. In Hefezellen beeinflussten Hsp70-Varianten, die diese Modifikation nachahmen oder blockieren, ob sich die Zellen weiter teilten. Das deutet darauf hin, dass Hsp70 mitentscheidet, ob eine geschädigte Zelle zur Teilung zugelassen werden soll.
Das ist für das Altern von Bedeutung. Zellen mit erheblichen DNA-Schäden, die sich dennoch weiter teilen, tragen zur Entstehung von Krebs und zur Ansammlung dysfunktionaler Zellen in Geweben bei. Ein Protein, das diese Grenze mitdurchsetzt, ist daher potenziell von großer biologischer Relevanz.
Uralte Stelle, neue Bedeutung
Besonders bemerkenswert ist, dass die Phosphorylierungsstelle an Hsp70 im Laufe der Evolution hochgradig konserviert wurde. Eine solche Konservierung deutet auf eine Funktion hin, die bereits seit sehr langer Zeit existiert und biologisch bedeutsam ist – auch wenn sie erst jetzt aufgedeckt wurde. Bereits bekannt war, dass der Erreger Legionella pneumophila dieselbe Stelle nutzt, um Wirtszellen zu manipulieren, was funktionelle Relevanz vermuten ließ. Nun ist bestätigt, dass auch menschliche Zellen diese Stelle einsetzen.
Weitere Forschungsarbeiten müssen klären, ob diese Modifikation bei altersbedingten Erkrankungen eine Rolle spielt, bei denen sich DNA-Schäden ansammeln – etwa bei beschleunigten Alterungssyndromen oder neurodegenerativen Erkrankungen.