Israelische Forscher entschlüsseln, warum manche DNA-Schäden zu Krebs führen können

Forscher des Weizmann-Instituts haben entdeckt, dass Reparaturenzyme nicht nur auf beschädigte DNA-Bausteine reagieren, sondern auch auf deren unmittelbare Umgebung und räumliche Form. Das könnte langfristig helfen, gefährliche Mutationen besser vorherzusagen und gezieltere Krebstherapien zu entwickeln.

Warum wird ein Schaden im menschlichen Erbgut repariert, während ein scheinbar ähnlicher Fehler bestehen bleibt und sich später als Mutation festsetzt? Ein israelisch-amerikanisches Forschungsteam ist dieser grundlegenden Frage einen wichtigen Schritt näher gekommen. Wissenschaftler des Weizmann Institute of Science in Rehovot haben gemeinsam mit Forschern der Rowan University im US-Bundesstaat New Jersey gezeigt, dass die körpereigenen Reparaturenzyme wesentlich genauer auf ihre Umgebung achten als bislang verstanden.

Entscheidend ist demnach nicht nur, welcher einzelne DNA-Baustein beschädigt wurde. Auch die benachbarten genetischen Bausteine und sogar die räumliche Form, die der DNA-Strang an dieser Stelle annimmt, beeinflussen, ob ein Reparaturenzym den Schaden erkennt und bindet. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und von unabhängigen wissenschaftlichen Datenbanken erfasst. Die Arbeit erschien erstmals am 6. Juni 2026, die endgültige Fassung wurde am 24. Juli veröffentlicht.

Das klingt zunächst nach Grundlagenforschung auf molekularer Ebene. Die Bedeutung reicht jedoch bis in die Krebsmedizin hinein. Denn Mutationen entstehen unter anderem dann, wenn Schäden an der DNA nicht rechtzeitig erkannt und beseitigt werden. Häufen sich solche Veränderungen in einer Zelle an, können Gene ihre normale Funktion verlieren oder Prozesse aktiviert werden, die unkontrolliertes Zellwachstum ermöglichen.

Genau hier setzt die Arbeit aus IsraelIsrael: Der jüdische Staat im Herzen des Nahen OstensIsrael ist ein demokratischer Staat im Nahen Osten und der Nationalstaat des jüdischen Volkes. Er wurde am 14. Mai 1948 gegründet, seine Hauptstadt ist Jerusalem, die Knesset hat 120 Abgeordnete. Zum Unabhängigkeitstag 2026 hatte Israel rund 10,244 Millionen Einwohner.Mehr lesen an.

Warum Reparaturenzyme nicht überall gleich arbeiten

Jede menschliche Zelle ist täglich Tausenden chemischen Vorgängen ausgesetzt, die die DNA beschädigen können. Der Körper verfügt deshalb über mehrere Reparatursysteme. Eines davon ist die sogenannte Basenexzisionsreparatur. Bestimmte Enzyme erkennen dabei fehlerhafte oder chemisch veränderte DNA-Bausteine, entfernen sie und ermöglichen anschließend die Reparatur der betroffenen Stelle.

Das Team um Dr. Ariel Afek untersuchte drei wichtige menschliche Reparaturenzyme: UDG, TDG und MBD4. Sie gehören zu einer Gruppe von Enzymen, die als DNA-Glykosylasen bezeichnet werden und unter anderem Schäden beseitigen, die durch chemische Veränderungen von Cytosin entstehen können. Solche Veränderungen gehören zu den alltäglichen Belastungen des Erbguts.

Die Forscher entwickelten dafür eine neue Methode mit der Bezeichnung BER-Map. Auf einem speziellen Chip brachten sie Tausende kurze DNA-Sequenzen unter. Jede enthielt denselben definierten Schaden, doch die genetischen Bausteine in seiner Umgebung wurden systematisch verändert. Dadurch konnten die Wissenschaftler erstmals in sehr großem Umfang beobachten, welche Umgebung Reparaturenzyme bevorzugen und welche sie schlechter erkennen.

Das Ergebnis war überraschend eindeutig. Die Enzyme betrachten einen Schaden gewissermaßen nicht isoliert. Selbst DNA-Bausteine, die fünf Positionen vor oder hinter der beschädigten Stelle liegen, können beeinflussen, wie gut das Enzym dort bindet.

Noch interessanter wurde es, als die Forscher nicht nur die Reihenfolge der genetischen Buchstaben untersuchten. Unterschiedliche Sequenzen verändern auch die dreidimensionale Form des DNA-Strangs. Bestimmte Reparaturenzyme bevorzugten Bereiche mit charakteristischen strukturellen Eigenschaften, darunter eine besonders enge kleine Furche der DNA-Doppelhelix. Die physische Form des Erbguts wird damit selbst zu einem Teil des Erkennungssystems.

Das verändert den Blick auf die Entstehung von Mutationen. Diese verteilen sich offenbar nicht einfach gleichmäßig und zufällig über das Genom. Manche Bereiche besitzen Eigenschaften, durch die Schäden besonders gut repariert werden. Andere können für die Reparaturmechanismen ungünstiger liegen und dadurch anfälliger dafür sein, dass Veränderungen dauerhaft bestehen bleiben.

Die Wissenschaftler fanden zudem Übereinstimmungen zwischen den Vorlieben der untersuchten Reparaturenzyme und bekannten Mutationsmustern in menschlichen Tumoren. Solche sogenannten Mutationssignaturen sind charakteristische Muster genetischer Veränderungen, die in Krebszellen gefunden werden können.

Das bedeutet noch nicht, dass die Forscher eine neue Krebstherapie entwickelt haben. Ebenso wenig beweist die Studie, dass die untersuchten Reparaturmechanismen allein erklären, warum ein bestimmter Tumor entsteht. Sie liefert jedoch einen neuen Ansatz, um zu verstehen, weshalb manche Mutationen an bestimmten Stellen des Genoms häufiger auftreten als andere.

Noch keine Therapie, aber ein neuer Weg

Doktorandin Noga Levy, die die Untersuchungen im Labor von Afek leitete, verweist darauf, dass sich die Vorlieben der Reparaturenzyme in den Mutationsmustern menschlicher Tumoren widerspiegeln. Eine mögliche Erklärung ist, dass Reparaturmechanismen in Krebszellen beeinträchtigt werden und Mutationen dadurch gerade in Bereichen entstehen, die zuvor besser geschützt waren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich Reparaturenzyme im Verlauf der Evolution auf besonders gefährdete DNA-Bereiche spezialisiert haben.

Für die Krebsforschung eröffnet das gleich mehrere Fragen. Wenn Wissenschaftler genauer vorhersagen können, welche DNA-Bereiche besonders anfällig für unvollständige Reparaturen sind, könnte dies langfristig helfen, Mutationsprozesse eines Tumors besser zu verstehen. Ebenso denkbar ist, Reparaturenzyme künftig gezielter zu beeinflussen oder technisch zu verändern.

Afek selbst formuliert das Ziel entsprechend vorsichtig. Ein besseres Verständnis der Reparaturmechanismen könne langfristig den Weg zu zielgerichteteren Therapien eröffnen. Bereits heute werden verwandte Enzyme bei Verfahren der Genbearbeitung eingesetzt. Genauere Kenntnisse darüber, welche DNA-Strukturen sie bevorzugen, könnten deshalb nicht nur für die Krebsforschung, sondern auch für die Weiterentwicklung genetischer Werkzeuge interessant sein.

Die Arbeit ist auch deshalb bemerkenswert, weil sie verschiedene Forschungsansätze zusammenführt. Neben den Laborexperimenten nutzte das Team strukturelle Untersuchungen, Computersimulationen und den Vergleich mit umfangreichen Daten menschlicher Genome. An der Studie beteiligt waren neben Levy und Afek unter anderem Vered Levin Salomon, Naama Kessler und Omer Erez vom Weizmann-Institut sowie Sharon Greenwood, Matthew Wang und Brian P. Weiser von der Rowan University.

Der medizinische Nutzen wird sich erst in weiteren Studien zeigen müssen. Von einem neuen Krebsmedikament oder einer unmittelbar bevorstehenden Therapie kann derzeit keine Rede sein. Gerade darin liegt aber die Bedeutung seriöser Grundlagenforschung: Bevor eine Krankheit gezielter behandelt werden kann, muss verstanden werden, welche Vorgänge sie überhaupt ermöglichen.

Israelische Forschung liefert dazu erneut einen wichtigen Baustein. Das Weizmann-Institut gehört seit Jahrzehnten zu den international führenden Einrichtungen in Molekularbiologie und Medizin. Die aktuelle Arbeit zeigt, wie tief die entscheidenden Mechanismen verborgen liegen können: Nicht nur ein Fehler in der DNA zählt. Auch seine Nachbarschaft und sogar die Form des Moleküls können darüber entscheiden, ob der Körper ihn rechtzeitig findet.

Für die Krebsforschung könnte genau dieses Wissen künftig entscheidend werden.

Autor: Redaktion
Freitag, 28 August 2026