Methionine restriction (MetR) is an efficient method of amino acid restriction (AR) in cells and organisms that induces low energy metabolism (LEM) similar to caloric restriction (CR). The implementation of MetR as a therapy for cancer or other diseases is not simple since the elimination of a single amino acid in the diet is difficult. However, the in vivo turnover rate of cysteine is usually higher than the rate of intake through food. For this reason, every cell can enzymatically synthesize cysteine from methionine, which enables the use of specific enzymatic inhibitors. In this work, we analysed the potential of cysteine restriction (CysR) in the murine cell line L929. This study determined metabolic fingerprints using mass spectrometry (LC/MS). The profiles were compared with profiles created in an earlier work under MetR. The study was supplemented by proliferation studies using D-amino acid analogues and inhibitors of intracellular cysteine synthesis. CysR showed a proliferation inhibition potential comparable to that of MetR. However, the metabolic footprints differed significantly and showed that CysR does not induce classic LEM at the metabolic level. Nevertheless, CysR offers great potential as an alternative for decisive interventions in general and tumour metabolism at the metabolic level.

Die Krebstherapie und Behandlung von Tumoren stellt für die moderne Medizin auch in Zukunft eine enorme Herausforderung dar. Trotz intensiver Forschung konnten in den letzten Jahrzehnten zwar zunehmend Fortschritte erzielt werden, allerdings muss das Spektrum an neuen Therapieformen und Möglichkeiten kontinuierlich erweitert werden. In den letzten Jahren haben die Kalorienrestriktion sowie die Aminosäuren- und Proteinrestriktion zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie einen erheblichen positiven Einfluss auf die Entstehung von altersassoziierten Erkrankungen wie z.B. Krebs haben. Allen Formen gemeinsam ist die Induktion eines Low-Energy-Metabolismus, der die Zellen in einen antiproliferativen und selbst-regenerierenden Zustand versetzt. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob die Methionin-Restriktion als eine Form der Aminosäurerestriktion sich grundsätzlich als Therapieform im Plattenepithelkarzinom (HNSCC) eignet. Zusätzlich sollte ein einfaches zelluläres Modellsystem etabliert werden, das auf metaboler Ebene die Charakterisierung und Analyse des Low-Energy-Metabolismus ermöglicht. Es konnte aufgezeigt werden, dass die Methionin-Restriktion eine effektive Methode ist, um die Proliferation ausgesuchter Zelllinien des HNSCC zu inhibieren. Des Weiteren konnte aufgezeigt werden, dass der Einsatz von Aminosäure-Analoga eine weitere Möglichkeit darstellt, auf die Proliferation von Tumorzellen Einfluss zu nehmen. Die massenspektrometrische Analyse der murinen Zelllinie L929 mittels LC/MS lieferte über einen Zeitraum von 5 Tagen ein detailliertes Bild des Stoffwechsels von mehr als 150 Metaboliten unter Methionin-Restriktion. Durch die Definition eines charakteristischen Fingerabdrucks nach 48 h und eines nur wenige Metabolite umfassenden Fußabdrucks konnte ein murines Modellsystem etabliert werden, dass die Analyse von potentiellen Wirkstoffen, u.a. sogenannten caloric restriction mimetics, ermöglicht.