Die Bedeutung von Replikativem Stress in der Gentoxizität des Mykotoxins Ochratoxin A

• Antragstellerin: Professorin Dr. Angela Mally
• Fachliche Zuordnung: Toxikologie, Laboratoriumsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462675411

Das Schimmelpilzgift Ochratoxin (OTA) gehört zu den potentesten bisher bekannten Nierenkanzerogenen. Für eine sichere, wissenschaftlich fundierte Risikoabschätzung der Aufnahme von OTA über die Nahrung ist ein besseres Verständnis des Mechanismus der Kanzerogenität und insbesondere der Gentoxizität von OTA notwendig. In einer kritischen Betrachtung der Datenlage zur gentoxischen und kanzerogenen Wirkweise von OTA kam die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit vor kurzem zu dem Schluß, daß das durch OTA induzierte spezifische Spektrum an Mutationen und chromosomalen Schäden (Chromosomen Hyperkondensation, aberrante Trennung von Schwesterchromatiden, multipolare mitotische Spindeln, Endoreduplikation, Polyploidie, Aneuploidie) vermutlich durch replikativen Stress verursacht wird. Replikativer Stress, allgemein definiert als Verlangsamung oder Blockade der Replikationsgabel während der DNA-Replikation, wird zunehmend als bedeutende Ursache für genomische Instabilität und Tumorentstehung erkannt. Insbesondere nierige Level an replikativem Stress, ausgelöst durch eine Verlangsamung der Replikationsgabel, können die genomische Integrität gefährden, da Kontrollmechanismen nicht ausreichend aktiviert werden, um den Eintritt von Zellen mit nicht vollständig replizierter DNA in die Mitose zu verhindern. Mit Hilfe des DNA Fiber Assays zur Analyse der Dynamik der Replikationsgabel konnten wir kürzlich an humanen Nierenzellen zeigen, daß OTA die Progression der Replikationsgabel signifikant verzögert. Diese Daten stützen die Hypothese, daß durch OTA verursachte Störungen der DNA Replikation ein Schlüsselereignis in der Kanzerogenität von OTA darstellen. Weitere Untersuchungen sind nötig, um die Ursachen und Konsequenzen des durch OTA ausgelösten replikativen Stress zu verstehen. Mit dem übergeordneten Ziel, durch ein besseres mechanistisches Verständnis der Gentoxizität von OTA bestehende Unsicherheiten in der Risikobewertung von OTA in Nahrungsmitteln zu adressieren, wollen wir im Projekt (1) die molekulare Ursache für die Verlangsamung der Replikationsgabel durch OTA untersuchen, (2) die zelluläre Antwort auf den durch OTA versursachten replikativen Stress charakterisieren sowie (3) den mechanistischen Zuammenhang zwischen OTA-induziertem replikativem Stress, mitotischen Aberrationen und genetischen Schäden experimentell belegen. Die im Rahmen dieser in vitro Untersuchungen an Nierenzellen identifizierten Schlüsselereignisse wollen wir - mit einem besonderen Augenmerk auf Dosis-Wirkungsbeziehungen als Basis für die Risikobewertung - abschließend in der Rattenniere als Zielorgan der Kanzerogenität von OTA in vivo bestätigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen