Kupfer und kupferbindende Proteine ​​könnten potenzielle Ziele für die Krebsbehandlung sein

Damit Krebszellen wachsen und sich im menschlichen Körper ausbreiten können, benötigen sie Proteine, die Kupferionen binden. Neue Forschungsergebnisse darüber, wie krebsbezogene Proteine ​​das Metall binden und wie sie mit anderen Proteinen interagieren, eröffnen potenzielle neue Angriffspunkte für Medikamente im Kampf gegen Krebs.

Menschliche Zellen benötigen geringe Mengen des Metalls Kupfer, um lebenswichtige biologische Prozesse durchführen zu können. Studien haben gezeigt, dass der Kupferspiegel in Tumorzellen und Blutserum von Krebspatienten erhöht ist, und die Schlussfolgerung ist, dass Krebszellen mehr Kupfer benötigen als gesunde Zellen. Höhere Kupferwerte bedeuten auch aktivere kupferbindende Proteine.

Daher ist es sehr wichtig, diese Proteine ​​zu untersuchen, wenn es darum geht, die Entstehung von Krebs zu verstehen, und ein tieferes Wissen über sie kann zu neuen Zielen für die Behandlung der Krankheit führen.“

Pernilla Wittung-Stafshede, Professorin für Chemische Biologie, Chalmers University of Technology, Schweden

Die meisten krebsbedingten Todesfälle sind darauf zurückzuführen, dass sich Metastasen – Zweittumoren – an mehreren Stellen im Körper bilden, beispielsweise in der Leber oder der Lunge. Ein Protein namens Memo1 ist Teil des Signalsystems, mit dem Krebszellen wachsen und sich im Körper ausbreiten. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass, wenn das Gen für Memo1 in Brustkrebszellen inaktiviert wird, ihre Fähigkeit zur Bildung von Metastasen abnimmt.
Eine Forschungsgruppe aus Chalmers wollte den Zusammenhang zwischen Memo1 und Kupfer genauer untersuchen. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, untersuchten die Forscher die Fähigkeit des Memo1-Proteins, Kupferionen durch eine Reihe von Reagenzglasexperimenten zu binden. Sie entdeckten, dass das Protein Kupfer bindet, aber nur die reduzierte Form von Kupfer. Es ist diese Form von Kupferionen, die in lebenden Zellen am häufigsten vorkommt. Dies ist eine wichtige Entdeckung, da reduziertes Kupfer, obwohl es im Körper benötigt wird, auch zu Redoxreaktionen beiträgt, die die Zellen schädigen oder sogar töten. Die Forscher fanden heraus, dass die toxischen Redoxreaktionen des Metalls blockiert wurden, wenn Memo1 mit Kupfer interagierte.

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„Dies birgt die Gefahr, dass der Tumor auf viel Kupfer angewiesen ist, da es chemische Reaktionen hervorrufen kann, die für die Krebszellen schädlich sind. Wir glauben, dass Memo1, indem es bei Bedarf Kupfer bindet, die Krebszellen schützt, damit sie weitermachen können zu leben und sich auszubreiten“, sagt Pernilla Wittung-Stafshede, eine der Erstautorinnen der Studie.

Die Forscher sahen auch, dass Memo1 einen Komplex mit einem anderen kupferbindenden Protein bilden kann, das in unseren Zellen vorkommt – Atox1. Es ist ein Kupfertransporter in menschlichen Zellen und das Forschungsteam hat zuvor gezeigt, dass Atox1 mit Hilfe von Kupfer dazu beiträgt, dass Brustkrebszellen sich bewegen und Metastasen bilden können. Insgesamt bedeuten die Ergebnisse der neuen Studie, dass Kupfer und kupferbindende Proteine ​​Ziele für zukünftige Krebsbehandlungen sein könnten.

„Wir haben gesehen, wie Kupferionen zwischen den Proteinen Memo1 und Atox1 in Reagenzgläsern übertragen werden können, und als wir in Brustkrebszellen untersucht haben, haben wir festgestellt, dass die beiden Proteine ​​räumlich nahe beieinander liegen von Kupfer zwischen diesen Proteinen kann sowohl in Krebszellen als auch in Reagenzgläsern stattfinden und somit von biologischer Relevanz sein“, sagt Pernilla Wittung-Stafshede.
Die Forscher wollen nun mit der Bestimmung der Bindungsstellen für Kupferionen in Memo1 fortfahren und herausfinden, wie das Vorhandensein von Kupfer die Aktivitäten von Memo1 bei der Krebsentstehung beeinflusst.

„Wenn wir unser grundlegendes Wissen über die Rolle kupferbindender Proteine ​​in Krebszellen erweitern, öffnen wir auch die Tür zu neuen Therapien“, sagt Pernilla Wittung-Stafshede.

Quelle:

Technische Universität Chalmers

Referenz:

Zhang, X., et al. (2022) Memo1 bindet reduzierte Kupferionen, interagiert mit Kupferchaperon Atox1 und schützt in vitro vor kupfervermittelter Redoxaktivität. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2206905119.

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