Täglich erleidet unser Erbmaterial verheerenden Schaden. Die DNA, der Träger lebenswichtiger Informationen, verliert jeden Tag spontan bis zu zehntausend seiner Bausteine. Gleichzeitig verursachen ultraviolette Strahlen aus dem Weltall und krebserregende Substanzen aus unserer Umwelt weitere Mutationen. Keinen Pfifferling wäre unser Leben wert, gäbe es nicht in jeder Zelle emsige Proteine, die dem blinden Zerstörungswerk Einhalt gebieten. Gleich einem Wartungs- und Instandsetzungs trupp der deutschen Bundesbahn patroullieren sie die DNA entlang, erkennen und eliminieren fehlerhafte Stellen und bewahren die genetische Information. Die Rede ist von den DNA-Reparatur-Enzymen.
Das amerikanische Wissenschaftsmagazin "Science" wählte diese Gruppe von Proteinen nun kürzlich zum "Molekül des Jahres 1994". Die jährliche Kür eines herrausragenden Moleküls fand im Dezember 1994 zum inzwischen sechsten Mal statt. Das "Molekül des Jahres" steht stellvertretend für ein besonders erfolgreiches Forschungsgebiet und ehrt alle daran beteiligten Forscherinnen und Forscher.
Mit der Entscheidung für die DNA-Reparatur-Enzyme wurde eine Entwicklung gewürdigt, die in verschiedenen thematischen Bereichen ihren Ursprung nahm. Sie gipfelte in der Beschäftigung mit den allgemeinen Mechanismen zum Erhalt und der Reparatur der in der DNA enthaltenen genetischen Information. Forschungsgruppen, deren Ziel es war, die Kontrolle des Zellzyklus oder der Transkription zu entschlüsseln, drangen unverhofft immer tiefer ein in die molekularen Wechselwirkungen zur Reparatur schadhafter DNA. Plötzlich zeigte sich eine Verbindung zwischen so unterschiedlichen Prozessen wie der Zellzykluskontrolle, der Transkriptionsregulation und auch der Replikation mit den DNA-Reparaturmechanismen.
Für Furore sorgte letztes Jahr die Entdeckung des Zusammenhanges zwischen dem Defekt, eines an der sogenannten Mismatch-Reparatur (korrigiert fehlgepaarte Basen in der DNA) beteiligten Genorts (hMSH2) und dem Auftreten eines weit verbreiteten Darmkrebs (hereditary nonpolyposis colorectoral cancer - HNPCC). Schätzungsweise eine von zweihundert Personen soll eine Veranlagung tragen. Auch die Beteiligung anderer Genorte der Mismatch-Reparatur an der Entwicklung von Krebs zeigte sich inzwischen. Mittlerweile suchen Forscher in den verschiedensten Fällen von Krebs nach einer Beteiligung defekter DNA-Reparaturmechanismen. Es gilt die Hypothese: ein Tumor entsteht sobald die Zelle eine bestimmte Zahl an Mutationen angehäuft hat.
Ein anderer Reparaturmechanismus, die Basen Exzissions-Reparatur, erkennt und eliminiert einzelne Basen, die vorwiegend durch Oxidation beschädigt wurden. An diesem Prozeßist die DNA-Polymerase-ßbeteiligt. Die Veröffentlichung ihrer vollständigen 3-dimensionalen Struktur im letzten Jahr soll auch auf diesem Gebiet einen weiteren Wissenszuwachs bringen.
DNA-Schädigungen durch UV-Strahlen oder Chemikalien werden durch einen dritten Mechanismus, die Nukleotid Exzissions Reparatur (NER-System), behoben. Der Defekt des NER-Sytems hat die seltene Krankheit "Xeroderma pigmentosum" zur Folge. Die oder der Betroffene häuft im Laufe seines kurzen Lebens alle auf UV-Strahlen zurückgehenden Mutationen an und entwickelt innerhalb der ersten zehn Lebensjahre Hautkrebs. Die Analyse der Krankheit entschlüsselte die komplexen Wechselwirkungen bei der Reparatur durch das NER-System. 1994 schließlich konnte der genaue Mechanismus , wie beschädigte DNA ausgeschnitten und ersetzt wird, "in vitro" gezeigt werden.
Ein Nebenpfad des NER-Systems, der als Transkriptions-gekoppelter Reperaturmechanismus bezeichnet wird, ist für eine andere Leistung verantwortlich: Genen, deren Information in Proteine ungesetzt werden, werden im Fall ihrer Beschädigung schneller repariert als solche die still bleiben. Dies ist aus Sicht der Zelle sinnvoll, da die Schäden in nicht transkribierten Genen keine defekten Proteine zur Folge haben und daher keinen direkten Einflußauf zellluläre Mechanismen ausüben. Ihre Reparatur ist zunächst zweitrangig. Auf lange Sicht führen aber auch diese Mutationen bei Anhäufung zu Krebs.
Die DNA-Reparatur hat nicht nur für die Krebsentstehung Bedeutung. Einer beliebten Theorie zur Folge geht die Abnahme der Reparatur-Effizienz mit dem biologischen Altern einher.Das letzte Jahr hat eine Flut von Veröffentlichungen über die Reparationsmechanismen erlebt. Die bisher geltende Meinung, die Reparaturenzyme würden nur in unge- wöhnlichen Fällen wie bei Beschädigung der DNA durch Strahlung oder in Fällen seltener Krankheiten eine Rolle spielen, wurde dabei über den Haufen geworfen. Im Gegenteil zeigt sich jetzt, daßdie DNA-Reparatur-Enzyme eine viel grundsätzlichere informationserhaltende Funktion für die DNA besitzten.
