Ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Spanien und Österreich hat herausgefunden, dass im Zellkern ein Mechanismus funktioniert, der es ihm ermöglicht, DNA-Schäden durch die Ansammlung reaktiver Sauerstoffspezies zu vermeiden. Dies erklärt, warum Krebszellen gegen DNA-gerichtete Chemotherapeutika resistent werden. Dies wird in einem Artikel berichtet, der in der Zeitschrift Molecular Systems Biology veröffentlicht wurde.

Antioxidative Enzyme werden von der Zelle verwendet, um reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu entgiften, die ein Nebenprodukt der Zellatmung sind. Es wurde angenommen, dass ROS mit verschiedenen organischen Molekülen, einschließlich DNA, interagierten und deren Oxidation und Zerstörung verursachte.

In der Studie induzierten die Wissenschaftler experimentell DNA-Schäden in menschlichen Zelllinien mithilfe des Chemotherapie-Krebsmedikaments Etoposid. Etoposid bricht DNA-Stränge und blockiert ein Enzym, das bei der Reparatur von Schäden hilft.

Es stellte sich heraus, dass DNA-Schäden zur Bildung und Ansammlung reaktiver Sauerstoffspezies im Zellkern führten. Gleichzeitig wanderten Atmungsenzyme, die die Hauptquelle reaktiver Sauerstoffspezies sind, als Reaktion auf DNA-Schäden von den Mitochondrien zum Zellkern. Dieser Befund legt nahe, dass der Zellkern metabolisch aktiv ist, obwohl Wissenschaftler bisher der Ansicht waren, dass der Zellkern in dieser Hinsicht inert ist.

Die Forscher verwendeten außerdem das CRISPR-Cas9-System, um alle für das Zellüberleben wichtigen Gene zu identifizieren. Das antioxidative Enzym PRDX1, das normalerweise auch in Mitochondrien vorhanden ist, wandert zum Zellkern und fängt dort vorhandene reaktive Sauerstoffspezies ab, um weitere Schäden zu verhindern. PRDX1 repariert Schäden, indem es die Verfügbarkeit von Aspartat reguliert, das für die Nukleotidsynthese entscheidend ist. Dadurch werden die Zellen resistent gegen Etoposid.