2015_01 Wucherblumen gegen Krebs?

Parthenolid Peter Nick
Der pflanzliche Wirkstoff Parthenolid blockiert eine chemische Modifikation der Mikrotubuli und dies ändert die Anbindung von Motorproteinen

Worum geht es?

Mikrotubuli üben zahlreiche Funktionen aus. Sie bauen nicht nur die Teilungsspindel auf, sondern steuern bei Pflanzenzellen auch die Achse des Wachstums und sind an der Verarbeitung von Stress-Signalen beteiligt. Wie können in ein und derselben Zelle die Mikrotubuli so unterschiedliche Dinge tun? Der Baustein - Tubulin - wird zwar in mehreren Versionen gebildet. Diese sind aber molekular fast identisch. Mikrotubuli können jedoch auch nach ihrer Entstehung chemisch verändert werden, und darüber könnte ihre Wechselwirkung mit anderen Proteinen verändert werden. Bei der wichtigsten und rätselhaftesten dieser sogenannten posttranslationalen Modifikationen wird am Ende des Proteins ein Tyrosin abgespalten, kann danach aber wieder angehängt werden. Da alle alpha-Tubuline - egal ob von Mensch, Maus oder Reis - am Ende so ein Tyrosin tragen, scheint das eine wichtige Sache zu sein. Der Grund bleibt aber rätselhaft.

Über einen Wirkstoff aus der Wucherblume, Parthenolid, kann man die Abspaltung des Tyrosins hemmen. Man erhält also Zellen, bei denen alle Mikrotubuli am Ende von alpha-Tubulin ein Tyrosin tragen. In der Arbeit wird nun an Tabakzellen als Modell untersucht, was dann geschieht. Zwar teilen sich die Zellen langsamer, aber insgesamt stecken sie die Veränderung gut weg. Ein genauerer Blick bringt aber zutage, dass die Ausrichtung von Zellteilung und Zellwachstum gestört ist. Beispielsweise werden die Querwände nicht mehr ordentlich, sondern schief eingezogen und die wachsenden Zellen beulen sich an der Seite aus. Wir vermuteten daher, dass die Bindung bestimmter Motorproteine gestört sein könnte. Mithilfe einer Zell-Linie, bei der einer dieser Motoren, das nur bei Pflanzen vorkommende Kinesin KCH, fluoreszent markiert war, konnten wir nun zeigen, dass nach Parthenolid-Behandlung dieser Motor an den unter der Membran liegenden corticalen Mikrotubuli festklebt, wodurch die Zelle dann nicht mehr in der Lage ist, ihre Gestalt zu kontrollieren.

Es ist bekannt, dass auch bei Krebszellen die Abspaltung des Tubulin-Tyrosins vermindert ist. Durch Parthenolid könnte man diese Tendenz nun noch verstärken, so dass diese Zellen nicht mehr in der Lage sind, sich geordnet zu teilen.

Veröffentlichung

111. Schneider N, Ludwig H, Nick P (2015) Suppression of tubulin detyrosination by parthenolide recruits the plant specific kinesin KCH to cortical microtubules. J Exp Bot 66, 2001-2011 - pdf