Ein Protein mit zwei Gesichtern

Es kommt, wie so oft im Leben, auf die richtige Dosis an: Produzieren Zellen zu wenig eines bestimmten Proteins, kann der Organismus nicht wachsen und seine Funktionen aufrechterhalten. Stellen sie zu viel davon her, entarten die Zellen und bilden Tumorgewebe. Die Rede ist von Myc – dem Schlüsselprotein in den komplexen Schaltkreisen des Zellwachstums.

1,2 Millionen Euro für die eigene Forschungsgruppe

Myc steht im Mittelpunkt der Forschung von Dr. Elmar Wolf, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Würzburg. Und das wird auch in Zukunft so bleiben: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat jetzt Wolfs Antrag auf Einrichtung einer Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe genehmigt. Ausgestattet mit insgesamt 1,2 Millionen Euro kann der Humanbiologe mit seinem eigenen Team in den nächsten fünf Jahren intensiv an dem Protein forschen.

„Mittlerweile ist bekannt, dass bei einem Großteil aller Tumore des Menschen das MYC-Gen so verändert ist, dass es übermäßig aktiv ist“, erklärt Elmar Wolf. In der Folge produzieren die Tumorzellen viel zu viele Myc-Proteine; diese kurbeln den Stoffwechsel an und lassen das Zellwachstum entgleisen.

Wie das abläuft, ist ebenfalls gut erforscht: „Myc bindet im Zellkern ans Erbgut und aktiviert dort gezielt Gene“, erklärt Wolf. Liegen die Proteine in Tumorzellen in einer „Überdosis“ vor, regulieren sie allerdings ganz andere Gene als in gesunden Zellen – mit den bekannten fatalen Folgen. Einige hundert Gene haben Wissenschaftler mittlerweile identifiziert, die in Tumorzellen von Myc-Proteinen aktiviert werden. Tatsächlich aber binden die Proteine an Zehntausende von Genen.

Myc: Angriffspunkt für neue Therapien?

Wenn also Myc-Proteine für einen Großteil menschlicher Tumore verantwortlich sind: Bieten sie sich dann nicht als idealer Angriffspunkt für neue Therapien an? „Das ist sehr schwierig. Schließlich sind sie in ihrer normalen Funktion essentiell für den Körper“, sagt Elmar Wolf. Wie es allerdings doch gehen könnte, haben Wolf und der Leiter des Lehrstuhls für Biochemie und Molekularbiologie, Professor Martin Eilers, vor kurzem in einer Studie demonstriert, die sie gemeinsam mit Martine F. Roussel vom St. Jude Children’s Reserch Hospital (Memphis, USA) durchgeführt haben. In der Fachzeitschrift Cancer Cell haben die beiden Ende 2015 ihre Ergebnisse veröffentlicht.

„Wir haben uns dabei mit einer bestimmten Art von Tumoren des Kleinhirns beschäftigt – sogenannten Medulloblastomen, die in erster Linie bei Kindern auftreten“, erklärt Wolf. Die Wissenschaftler hatten sich für die Frage interessiert, warum sich vier Unterarten dieser Tumoren in ihrer Aggressivität deutlich unterscheiden. Dabei hatten sie entdeckt, dass bei einem Typ, der für die Betroffenen mit einer besonders schlechten Prognose einhergeht, die Myc-Proteine sich mit einem weiteren Protein verbünden – dem Miz1-Protein.

Hinderten sie die beiden Proteine nun daran, sich zu verbünden, stiegen die Überlebenschancen der Versuchstiere deutlich an.  Weil die Interaktion von Myc- und Miz1-Proteinen im  normalen Organismus nicht notwendig ist, zeichnet sich an dieser Stelle ein Angriffspunkt für eine Therapie gegen eine aggressive Tumorerkrankung an. „Auf diese Weise lässt sich möglicherweise die physiologisch notwendige Funktion von Myc von der unerwünschten onkogenen trennen“, hofft Wolf.

Suche nach grundlegenden Antworten

Die Suche nach einer Therapie gegen Krebs steht allerdings nicht an oberster Stelle in Elmars Wolfs Emmy-Nother-Nachwuchsgruppe. „Ich will das Protein Myc auf molekularer Ebene besser verstehen“, sagt er. Und dabei stehe die Frage, wie Myc das normale Wachstum der Zellen kontrolliert, an oberster Stelle. Entscheidend für das Zellwachstum, so Wolf, ist die Anzahl der Ribosomen im Zellinneren. Diese sind quasi die „Proteinfabriken“ der Zelle, sie übersetzen die im Erbgut gespeicherte genetische Information in Proteine. Um Ribosomen herzustellen, benötigen die Zellen drei sogenannte RNA-Polymerasen – Maschinen, die das Genom ablesen und Vorläufer der Proteine herstellen.

„Myc kontrolliert die Aktivität dieser drei Polymerasen. Ich will verstehen, wie das funktioniert“, beschreibt Wolf das Ziel seiner Arbeit. Wie bindet Myc an die Polymerasen, auf welchem Weg steuert es ihre Aktivität? Wie erzeugt es auf diese Weise Wachstum“, lauten nur ein paar Fragen, auf die der Wissenschaftler in den kommenden Jahren Antworten finden will. Ob die fünf Jahre, die ihm die DFG finanziert dafür ausreichen? „Man wird in dieser Zeit nicht alles erreichen können“, sagt er. Aber im Großen und Ganzen seien seine Ziele realistisch.

Zur Person

Elmar Wolf (36) hat von 2000 bis 2005 an der Universität Marburg Humanbiologie studiert. Seine Doktorarbeit hat er 2010 am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen vorgelegt. Ihr Titel lautet: „Elektronenmikroskopische Lokalisierung funktioneller Zentren am isolierten Spleißosom“. Seit Juli 2010 forscht Wolf als Postdoc am Lehrstuhl für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Würzburg; er ist verheiratet und Vater zweier Kinder.

Das Emmy-Noether-Programm

Mit dem Emmy-Noether-Programm möchte die DFG Nachwuchswissenschaftlern einen Weg zu früher wissenschaftlicher Selbständigkeit eröffnen. Promovierte Forscher erwerben durch eine in der Regel fünfjährige Förderung die Befähigung zum Hochschullehrer durch die Leitung einer eigenen Nachwuchsgruppe. Bewerben können sich Postdocs mit in der Regel zwei bis vier Jahren Forschungserfahrung nach der Promotion.

Kontakt

Dr. Elmar Wolf, Lehrstuhl  für Biochemie und Molekularbiologie
T: (0931) 31-83259, elmar.wolf@biozentrum.uni-wuerzburg.de