Wissenschaftler lösen das 30 Jahre alte Rätsel um einen bisher unbekannten Nährstoff, der das Gehirn schützt und Krebs bekämpft

Ein internationales Forscherteam, das unter anderem von Wissenschaftlern der University of Florida und des Trinity College Dublin geleitet wurde, hat ein seit langem bestehendes Rätsel der Humanbiologie gelöst: Wie unsere Zellen einen entscheidenden Mikronährstoff aufnehmen, der mit der Gesundheit des Gehirns und der Krebsabwehr in Verbindung steht.

Entdeckung des Gens, das den Eintritt in Zellen ermöglicht

Queuosin – ausgesprochen „Kue-o-sin“ – ist eine vitaminähnliche Verbindung, die der Körper nicht selbst herstellen kann. Stattdessen stammt sie aus bestimmten Lebensmitteln und von Bakterien, die im Darm leben. Trotz seiner Bedeutung wurde dieser Nährstoff jahrzehntelang weitgehend übersehen. In einer diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie identifizierten Wissenschaftler das Gen, das für den Transport von Queuosin in menschliche Zellen verantwortlich ist. Dieser Durchbruch könnte langfristig die Entwicklung neuer Therapien unterstützen, die sich die Rolle dieses Nährstoffs bei Gedächtnis, Lernen und Krebsbekämpfung zunutze machen.

„Seit über 30 Jahren vermuteten Wissenschaftler, dass es einen Transporter für diesen Nährstoff geben müsse, aber niemand konnte ihn finden“, sagte Valérie de Crécy-Lagard, renommierte Professorin für Mikrobiologie und Zellwissenschaft am UF/IFAS und stellvertretende Vorsitzende des Fachbereichs sowie eine der Hauptforscherinnen der Studie. „Wir haben lange danach gesucht. Diese Entdeckung eröffnet ein ganz neues Kapitel im Verständnis dessen, wie das Mikrobiom und unsere Ernährung die Translation unserer Gene beeinflussen können.“ Die Studie wurde von mehreren nationalen Gesundheitsorganisationen unterstützt, darunter die National Institutes of Health, Research Ireland (ehemals Science Foundation Ireland) und Health and Social Care in Nordirland.

Die Rolle von Queuosin bei Krebs

Queuosin ist ein spezielles, modifiziertes Nukleosid, das in bestimmten Transfer-RNAs (tRNAs) von Bakterien, Pflanzen und Tieren vorkommt. Genauer gesagt wird es an der sogenannten Wobble-Position der tRNA eingebaut, die für die Erkennung bestimmter Codons während der Proteinbiosynthese zuständig ist. Diese Position ist entscheidend dafür, dass die tRNA die richtigen Aminosäuren an die wachsende Protein-Kette anlagern kann.

Die Funktion von Queuosin ist eng mit der Genauigkeit und Effizienz der Proteinproduktion verbunden. Studien legen nahe, dass es Fehler in der Proteinsynthese reduziert, die Stabilität der tRNA erhöht und die Anpassung an zellulären Stress erleichtert. Interessanterweise können Säugetiere Queuosin nicht selbst herstellen und sind auf die Aufnahme über Nahrung oder Darmbakterien angewiesen. Neuere Forschungen deuten zudem darauf hin, dass Queuosin einen Einfluss auf zellulären Stoffwechsel, Stressreaktionen und möglicherweise auch auf das Immunsystem haben könnte, was sein biologisches Potenzial weit über die reine Proteinbiosynthese hinaus interessant macht.

Bei Krebs rückt Queuosin zunehmend ins Blickfeld, weil es die Genauigkeit der Proteinsynthese und den Zellstoffwechsel beeinflusst – Prozesse, die in Tumorzellen oft gestört sind. Studien zeigen, dass Queuosin-Mangel in bestimmten Zelltypen zu Fehlern bei der Translation, oxidativem Stress und veränderter Signalübertragung führen kann, was das Wachstum und die Teilung von Krebszellen begünstigen könnte.

Interessanterweise haben einige Forschungen gezeigt, dass die Zugabe von Queuosin oder queuosinreichen Präparaten die Stabilität der tRNA verbessert und Proteinfaltungsfehler reduziert, was in Tumorzellen Stressreaktionen auslösen und deren Wachstum bremsen kann. Deshalb wird Queuosin als möglicher therapeutischer Ansatz oder Biomarker für bestimmte Krebsarten untersucht, wobei noch unklar ist, wie genau es im menschlichen Körper reguliert wird und wie sich die Manipulation von Queuosin-Spiegeln klinisch nutzen lässt.

Wie Queuosin die Genexpression beeinflusst

Queuosin spielt eine Schlüsselrolle dabei, wie der Körper Proteine aufbaut. Es verändert die Transfer-RNA, jene Moleküle, die dafür verantwortlich sind, dass Zellen die DNA richtig interpretieren und Proteine korrekt produzieren. „Es ist wie ein Nährstoff, der feinabstimmt, wie Ihr Körper Ihre Gene liest“, so die Forscher. „Die Vorstellung, dass diese kleine Verbindung, von der die Menschen kaum etwas gehört haben, eine so wichtige Rolle spielt, ist faszinierend.“

Jahrelang wussten Wissenschaftler nicht, wie Queuosin in die Zellen gelangte. Die Entdeckung des Gens SLC35F2 schließt diese Lücke und bildet eine Grundlage für zukünftige Forschung. Dieses Gen war zuvor auf seine Rolle bei der Aufnahme von Viren und bestimmten Krebsmedikamenten in Zellen untersucht worden, doch seine normale Funktion in der gesunden Biologie war bisher unklar, erklärte de Crécy-Lagard.

„Wir wissen schon lange, dass Queuosin entscheidende Prozesse wie die Gesundheit des Gehirns, die Stoffwechselregulation, Krebs und sogar Stressreaktionen beeinflusst, aber bis jetzt wussten wir nicht, wie es aus dem Darm gewonnen und an die Milliarden menschlicher Zellen verteilt wird, die es aufnehmen“, meinte Vincent Kelly, Professor an der School of Biochemistry and Immunology des Trinity College Dublin und Mitautor des Artikels. Die an diesem internationalen Projekt beteiligten Forscher hoffen, dass die neuen Erkenntnisse mehr Aufmerksamkeit auf seine Bedeutung für die allgemeine Gesundheit lenken werden. An dem Projekt waren Wissenschaftler der University of Florida, der San Diego State University, der Ohio State University sowie von Einrichtungen in ganz Irland und Nordirland beteiligt.