Molekulare Forschung : Durchbruch mit vier Buchstaben

Bucher Forscher haben das Rätsel um ein Druckventil in der Zelle gelöst. Der Fund könnte helfen, Volkskrankheiten besser zu behandeln.

Beatrice Hamberger
Erfolg geduldigen Forschens: Bucher Wissenschaftler entdeckten, dass das Protein LRRC8A (rot gefärbt) zusammen mit mindestens einem anderen der fünf Familienmitglieder (hier: LRRC8E, grün gefärbt, als Komplex vorliegend in Gelb) eine essentielle Komponente des volumenregulierten Anionenkanals (VRAC) in der Plasmamembran der Zelle bilden.
Erfolg geduldigen Forschens: Bucher Wissenschaftler entdeckten, dass das Protein LRRC8A (rot gefärbt) zusammen mit mindestens...Foto: Tobias Stauber, Labor Jentsch/Copyright:MDC/FMP

Es sind nur vier Buchstaben: VRAC. Aber für Thomas Jentsch und seine Arbeitsgruppe vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) und vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) bedeuten sie den lang ersehnten Durchbruch. Die Bucher Forscher hatten zu Beginn des Jahres herausgefunden, dass eine Kombination bisher kaum untersuchter Proteine den sogenannten Volumen-regulierten Anionenkanal (VRAC) bildet. Nach der molekularen Identität von VRCA fahnden internationale Forscherteams schon seit Jahrzehnten. In Buch hat man vier Jahre für des Rätsels Lösung gebraucht.

„Die molekulare Zusammensetzung von VRAC war jahrzehntelang die große Unbekannte bei der Frage, wie Zellen ihr Volumen regulieren“, sagt Arbeitsgruppenleiter Thomas Jentsch. „Jetzt wissen wir, dass das Protein LRRC8A notwendig ist, aber nur zusammen mit mindestens einem seiner Verwandten den Anionen- kanal bildet, und haben eine Menge über seine Funktionen gelernt.“

Das Wissen ist wichtig. Denn Zellen nehmen aus unterschiedlichen Gründen Wasser auf, etwa bei natürlichen Wachstumsprozessen, aber auch bei Krankheiten. Schlimmstenfalls kann eine angeschwollene Zelle sogar platzen. Damit das nicht passiert, tritt ein Mechanismus in Kraft, den alle gesunden Zellen besitzen: Das Druckventil VRAC öffnet sich und schleust negativ geladene Ionen (Anionen) und Aminosäuren aus der Zelle heraus. In der Folge schwillt die Zelle wieder ab und rettet somit ihr Überleben.

Die Erkenntnisse bahnen Weg für neue Therapieansätze bei Krebs

Wie genau die Öffnung des Kanals gesteuert wird, ist zwar noch nicht vollständig geklärt; aber die neuen Erkenntnisse sind schon jetzt von großem Nutzen. Mediziner und Physiker Jentsch: „Wir wissen zum Beispiel, dass der Anionenkanal beim Schlaganfall, aber auch bei Krebserkrankungen potenziell eine große Rolle spielt, und haben berechtigte Hoffnung, dass unsere Erkenntnisse zur Entwicklung neuer Therapieansätze beitragen werden.“ Dass die Forscher das eine Gen unter insgesamt 22 000 menschlichen Genen überhaupt finden konnten, ist vor allem der Zusammenarbeit mit der gemeinsam vom FMP und MDC betriebenen Screening-Unit zu verdanken. Per Hochdurchsatzverfahren wurde hier Gen für Gen auf seine Funktion hin überprüft, bis nur noch 87 potenzielle Kandidaten übrig waren.

Ein erneuter Scan und ein weiteres, recht neues Verfahren namens „CRISPR-Cas“ brachten schließlich die Gewissheit: Das Abschalten des Gens LRRC8A legte den Anionenkanal lahm. „Damit war ein essenzieller Bestandteil des Kanals identifiziert“, beschreiben die beiden Studienautoren Tobias Stauber und Felizia Voss den Fund. Allerdings sei noch ein weiteres Jahr intensiver Arbeit notwendig gewesen, um die Bildung des Kanals aus mehreren LRRC8-Untereinheiten zu beweisen.

Allein das genomweite Screening hatte die Forscher zwei Monate lang Tag und Nacht in Atem gehalten. Doch die Beharrlichkeit hat sich gelohnt. Nicht nur in Buch klopft man den Forschern dafür auf die Schultern. In der internationalen Wissenschafts-Community ist die Entdeckung auf ein breites Echo gestoßen. Wegen ihrer großen Bedeutung wurden die Ergebnisse im Fachmagazin „Science“ zeitgleich mit Kommentaren in „Science“ und „Nature Review Molecular Cell Biology“ veröffentlicht.

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