Oxidativer Stress: Wie Protein-Recycling vor Zelltod schützt

Forschende am Klinikum der LMU haben einen neuen molekularen Schalter entdeckt, der vor Zelltod schützt.

Der kontrollierte Zelltod schützt den Körper vor Krebs und anderen Erkrankungen. Ein Team von Forschenden unter Leitung von Professor Alexander Bartelt vom Institut für Prophylaxe und Epidemiologie der Kreislaufkrankheiten (IPEK) hat jetzt einen neuen Mechanismus entschlüsselt, wie oxidativer Stress den Zelltod beeinflusst. Die Forschenden erhoffen sich hiervon neuartige Ansätze, um gegen Krebszellen und andere Erkrankungen vorzugehen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Cell Death & Differentiation veröffentlicht.

Wenn Zellen sterben und dabei die Plasmamembran angegriffen wird, spricht man von Ferroptose. In einer Kettenreaktion werden hierbei die Fettmoleküle der Membran zerstört und die Zelle löst sich buchstäblich auf. „Die Ferroptose ist eine neuartige Art von Zelltod und wir suchen nach Wegen, wie wir ihren Verlauf steuern können“, sagt Bartelt. Das Team hat sich auf das Proteasom konzentriert, eine Art von Recycling-Mülltonne der Zelle. Über das Proteasom werden alte oder beschädigte Proteine abgebaut und der Zelle wieder zur Verfügung gestellt.

Mithilfe neuester Methoden der Massenspektrometrie untersuchte das Team, ob das Recycling von Proteinen während der Ferroptose gestört ist. So konnten die Forschenden feststellen, dass das Proteasom quasi verstopft, was den Zelltod beschleunigt. Zeitgleich identifizierten sie das Enzym DDI2, das das Recycling wieder ankurbelt und vor Zelltod schützt. „DDI2 ist eine Protease und diese Art von Enzymen kann man therapeutisch beeinflussen“, so Anahita Ofoghi, die die Studie durchgeführt hat.

Die Ergebnisse zeigen einen neuen Weg auf, wie Zelltod manipuliert werden kann. Dies kann zum einen für neue Krebstherapien relevant sein, zum anderen deutet es darauf hin, wie man gesunde Zellen vor dem Tod schützen kann. „Wir haben einen kleinen Teil zum faszinierenden Puzzle der Ferroptose beigetragen“, sagt Bartelt. Die Autorinnen und Autoren erhoffen sich, diesen molekularen Mechanismus jetzt therapeutisch einzusetzen.

Originalpublikation:

Anahita Ofoghi et al.: Activating the NFE2L1-ubiquitin-proteasome system by DDI2 protects from ferroptosis. Cell Death & Differentiation 2024
https://doi.org/10.1038/s41418-024-01398-z