Ein Forschungsteam der Universität Innsbruck und des Centre for Genomic Regulation in Barcelona hat einen neuartigen Schutzmechanismus von Krebszellen entdeckt, der bei mechanischem Druck einen Energieschub auslöst. Die in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, wie Krebszellen unter Stress ihre Energieproduktion steigern, um DNA-Schäden zu reparieren und in beengten Körperumgebungen zu überleben.

Mithilfe moderner Mikroskopiemethoden und biomimetischem Gewebestress, bei dem Zellen auf drei Mikrometer komprimiert wurden, beobachtete das Team, dass Mitochondrien in HeLa-Krebszellen sofort an den Zellkern wandern und zusätzliches ATP liefern. Diese Ansammlungen, sogenannte nucleus-associated mitochondria (NAMs), wurden bei 84 Prozent der komprimierten Zellen nachgewiesen, während sie bei unkomprimierten Zellen kaum auftraten. Ein fluoreszierender Sensor zeigte einen 60-prozentigen Anstieg des ATP im Zellkern innerhalb von Sekunden. Dieser Energieschub ermöglicht ATP-abhängige Reparaturprozesse, die DNA-Schäden durch mechanische Belastung beheben.

„Das zwingt uns dazu, die Rolle der Mitochondrien im menschlichen Körper neu zu überdenken. Sie sind keine statischen Batterien, die unsere Zellen mit Energie versorgen, sondern eher agile Ersthelfer, die in Notfällen herbeigerufen werden können, wenn die Zellen buchstäblich an ihre Grenzen stoßen“, sagt Sara Sdelci vom CRG in Barcelona.

So waren im Brustkrebsgewebe von Patientinnen NAMs an Tumorgrenzen dreimal häufiger als im Tumorkern. Aktinfilamente und das Endoplasmatische Retikulum stabilisieren die NAMs, während deren Blockade durch Latrunculin A den Energieschub stoppt.

Die Entdeckung eröffnet neue Ansätze, um Tumorausbreitung durch Störung des Zellgerüsts zu hemmen, ohne gesundes Gewebe zu schädigen. Der Mechanismus könnte auch für andere Zelltypen wie Immun- oder embryonale Zellen relevant sein, die ähnlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Original Paper:

Mitochondria-derived nuclear ATP surge protects against confinement-induced proliferation defects | bioRxiv

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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