Molekularbiologische Untersuchungen zum Schicksal von Mikrokernen: zugrunde liegende Mechanismen und toxikologische Relevanz

• Antragsteller: Professor Dr. Henning Hintzsche
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329439085

Verschiedene Arten von Mutationen spielen eine bedeutende Rolle in der Karzinogenese, hierzu gehören z. B. chromosomale Mutationen, die durch Veränderungen der Chromosomenstrukturen charakterisiert sind. Eine Form, in der sich chromosomale Mutationen manifestieren sind sogenannte Mikrokerne, die aus Chromosomenbrüchen oder aus fehlverteilten Chromosomen entstehen. Die Entstehung von Mikrokernen wurde bereits in zahlreichen Studien untersucht und die zugrunde liegenden Mechanismen sind gut charakterisiert. Weniger gut untersucht ist, ob Mikrokerne in einer Zelle persistieren oder ob spezifische Eliminationsmechanismen existieren. Grundsätzlich denkbar sind vier Möglichkeiten: Persistieren in der Zelle, Abbau im Zytoplasma, Auswurf aus der Zelle oder Reintegration in den Zellkern. Im Rahmen des bisherigen Forschungsvorhabens wurde die Frage nach dem Schicksal von Mikrokernen und der Bedeutung für die gesamte Zelle erstmalig umfassend untersucht. Im nun beantragten Projekt sollen die zugrunde liegenden Mechanismen identifiziert und charakterisiert werden.Im Rahmen des bisherigen Forschungsvorhabens wurde ein System zur Lebendzellmikroskopie etabliert. In Vorversuchen wurden geeignete Versuchsbedingungen identifiziert, hierzu gehören Mikrokern-induzierende Substanzen, Konzentrationen, Behandlungszeiten, Aufnahmebedingungen und Auswertungskriterien. Die Zellen wurden nach der Behandlung für 96 Stunden verfolgt und ausgewertet. Insgesamt zeigte sich, dass die Mehrzahl der Mikrokerne unverändert in der Zelle persistiert. Ein kleiner Anteil der Mikrokerne wird in den Hauptkern wiederaufgenommen. Degradation und Extrusion aus der Zelle sind sehr seltene Ereignisse. Es zeigten sich keine relevanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Substanzen.Im nun beantragten Vorhaben sollen die mechanistischen Hintergründe untersucht werden. Dazu soll geklärt werden, inwieweit der Inhalt des Mikrokerns für ein bestimmtes Schicksal verantwortlich ist. Insbesondere ist hierbei die Frage, ob ganze Chromosomen oder nur Fragmente vorliegen, von Interesse. Zur Untersuchung der Degradation von Mikrokernen sollen mögliche Abbauwege untersucht werden, beispielsweise Autophagie und lysosomaler Abbau. Zur Frage der Reinkorporation und Extrusion aus der Zelle soll die Beteiligung von Strukturproteinen des Zytoskeletts geklärt werden. Damit soll aufgeklärt werden, welche Rolle das Zytoskelett bei der Lokalisation von Mikrokernen bzw. ggf. ihrem Transport zum Zellkern (als Indikator für eine Reintegration) oder zur Plasmamembran (als Indikator für einen Auswurf) spielt.Durch diese Versuche sollen die mechanistischen Hintergründe der verschiedenen Schicksale von Mikrokernen besser verstanden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen