Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Epigenetische Kontrolle der Herzentwicklung

29.01.2013
Nicht-kodierende RNA ist essenziell für Entstehung eines normalen Herzens im Embryo

Bei der Embryonalentwicklung entstehen aus pluripotenten Stammzellen viele unterschiedliche Gewebe und Organe. Bisher war bekannt, dass diese Prozesse von gewebespezifisch gebildeten Transkriptionsfaktoren gesteuert werden.


Defekte Herzfunktion in 12,5 Tage alten Mäuseembryonen von Fendrr-Mutanten (rechts) im Vergleich zu normalen Embryonen (links). la – linke Vorkammer, lv - linke Herzkammer, ra - rechte Vorkammer, rv - rechte Herzkammer
© MPI für molekulare Genetik

Jetzt konnten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des MIT und Broad Institute in Boston zeigen, dass auch RNAs, die nicht als Vorlage zur Proteinbildung dienen, als Kontrollfaktoren an diesen Prozessen beteiligt sind. Die Wissenschaftler schalteten ein Gen für lange nicht-kodierende RNA-Moleküle (lncRNA) aus und störten dadurch die Herzentwicklung so empfindlich, dass die Embryonen abstarben.

Die Bildung der Bauchdecke war ebenfalls beeinträchtigt. Es stellte sich heraus, dass die lncRNA an der Kontrolle von Transkriptionsfaktoren beteiligt ist, die ihrerseits für die Kontrolle von Gewebe- und Organbildung verantwortlich sind. Die lncRNA wirkt also selbst als Kontrollfaktor bei diesen Prozessen.

Als lange nicht-kodierende RNA werden RNA-Moleküle bezeichnet, die mehr als 300 Nukleotide lang sind und keine Protein-kodierende Leseraster aufweisen. Sie sind dafür bekannt, dass sie mit Histon-modifizierenden Proteinkomplexen interagieren, die den Aktivitätsstatus (aktivierbar, aktiv oder reprimiert) von Genen kontrollieren sowie deren Aktivitätsstärke beeinflussen. Dies geschieht z.B. durch Übertragung von Methylgruppen auf Histone, die Verpackungsproteine der DNA. Solche Modifikationen an den Histonen können bei der Zellteilung kopiert werden und dadurch den Aktivitätsstatus von Genen über mehrere Entwicklungsstadien von Zelle zu Zelle weiter tragen.

Nun haben Max-Planck-Wissenschaftler um Bernhard Herrmann zum ersten Mal nachgewiesen, dass auch lncRNAs für die Embryonalentwicklung unverzichtbar sein können. Dies war bisher vor allem von Transkriptionsfaktoren bekannt. Sie entdeckten eine lncRNA, Fendrr, die spezifisch in Vorläuferzellen des Herzens und der Bauchdecke gebildet wird. Nach Ausschalten von Fendrr in der Maus kam es zu Fehlbildungen des Herzens und der Bauchdecke, die zum Absterben der Embryonen führten. Die Fehlbildungen entstanden aber erst mehrere Tage nachdem Fendrr in den Vorläuferzellen bereits abgeschaltet war. Bei Transkriptionsfaktoren tritt die Fehlbildung nach deren Inaktivierung hingegen in den Zellen auf, in denen das Gen normalerweise aktiv ist.

Diese Verzögerung zwischen der Expression der Fendrr-RNA und dem Auftauchen der Fehlbildung ist durch die besondere Wirkungsweise dieser neuen Klasse von Regulatoren erklärbar. Sie wirken nämlich durch Bindung an Histon-modifizierende Proteinkomplexe auf die epigenetische Kontrolle von Zielgenen, darunter wichtige Transkriptionsfaktoren, und beeinflussen so das Schicksal der Nachkommen von Zellen, in denen sie selbst nur kurz aktiv waren.

Die Wissenschaftler hoffen nun, weitere lncRNAs zu finden, die die Herzbildung und weitere Prozesse der Embryonalentwicklung bei Säugern steuern, und den Mechanismus ihrer Wirkungsweise weiter aufzuklären. Denn Fendrr ist wahrscheinlich nur eine von vielen lncRNAs, die an der epigenetischen Kontrolle von Regulatoren der Gewebe- und Organbildung beteiligt sind.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Bernhard G. Herrmann,
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Telefon: +49 30 8413-1409
Fax: +49 30 8413-1229
E-Mail: herrmann@­molgen.mpg.de
Dr. Patricia Marquardt,
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Telefon: +49 30 8413-1716
Fax: +49 30 8413-1671
E-Mail: patricia.marquardt@­molgen.mpg.de

Originalpublikation
Grote P, Wittler L, Hendrix D, Koch F, Währisch S, Beisaw A, Macura K, Bläss G, Kellis M, Werber M, Herrmann BG. (2013)
The tissue-specific lncRNA Fendrr is an essential regulator of heart and body wall development in the mouse.

Developmental Cell, Vol. 24, No. 2. (28 January 2013), pp. 206-214, doi:10.1016/j.devcel.2012.12.012

Prof. Dr. Bernhard G. Herrmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/6871787/epigenetische-kontrolle_herzentwicklung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Signalübertragung zielgenau steuern: Neue Erkenntnisse für künftige Therapieansätze
23.08.2016 | Universität Bayreuth

nachricht Genetische Regulation der Thymusfunktion identifiziert
23.08.2016 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neues DFKI-Projekt SELFIE schlägt innovativen Weg in der Verifikation cyber-physischer Systeme ein

Vor der Markteinführung müssen neue Computersysteme auf ihre Korrektheit überprüft werden. Jedoch ist eine vollständige Verifikation aufgrund der Komplexität heutiger Rechner aus Zeitgründen oft nicht möglich. Im nun gestarteten Projekt SELFIE verfolgt der Forschungsbereich Cyber-Physical Systems des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) unter Leitung von Prof. Dr. Rolf Drechsler einen grundlegend neuen Ansatz, der es Systemen ermöglicht, sich nach der Produktion und Auslieferung selbst zu verifizieren. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Vorhaben über drei Jahre mit einer Fördersumme von 1,4 Millionen Euro.

In den letzten Jahrzehnten wurden enorme Fortschritte in der Computertechnik erzielt. Ergebnis dieser Entwicklung sind eingebettete und cyber-physische...

Im Focus: „Künstliches Atom“ in Graphen-Schicht

Elektronen offenbaren ihre Quanteneigenschaften, wenn man sie in engen Bereichen gefangen hält. Ein Forschungsteam mit TU Wien-Beteiligung baut Elektronen-Gefängnisse in Graphen.

Wenn man Elektronen in einem engen Gefängnis einsperrt, dann benehmen sie sich ganz anders als im freien Raum. Ähnlich wie die Elektronen in einem Atom können...

Im Focus: X-ray optics on a chip

Waveguides are widely used for filtering, confining, guiding, coupling or splitting beams of visible light. However, creating waveguides that could do the same for X-rays has posed tremendous challenges in fabrication, so they are still only in an early stage of development.

In the latest issue of Acta Crystallographica Section A: Foundations and Advances , Sarah Hoffmann-Urlaub and Tim Salditt report the fabrication and testing of...

Im Focus: Quanten-Jonglieren mit freien Elektronen

Göttinger Wissenschaftler manipulieren Quantenzustand freier Elektronen mit Lichtfeldern

In der klassischen Physik kann ein Elektron nur eine einzige, bestimmte Geschwindigkeit annehmen. Quantenmechanisch ist es jedoch möglich, dass es sich in...

Im Focus: Nanopelz gegen die Ölpest

Einige Schwimmfarne können in kurzer Zeit große Mengen Öl aufnehmen, denn ihre Blätter sind zugleich stark wasserabstoßend und in hohem Maße ölabsorbierend. Eine Forschergruppe des KIT hat gemeinsam mit Kollegen der Universität Bonn herausgefunden, dass die Wasserpflanze die ölbindende Eigenschaft der haarähnlichen Mikrostruktur ihrer Blattoberfläche verdankt. Sie dient nun als Vorbild, um das Material Nanofur weiterzuentwickeln, das Ölverschmutzungen umweltfreundlich beseitigen soll. (DOI: 10.1088/1748-3190/11/5/056003)

Beschädigte Pipelines, Tankerhavarien und Unfälle auf Förderplattformen können Wasserflächen mit Roh- oder Mineralöl verschmutzen. Herkömmliche Verfahren zum...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

HTW Berlin richtet im September die 30. EnviroInfo aus

23.08.2016 | Veranstaltungen

micro photonics mit Kurs auf Premiere in Berlin

22.08.2016 | Veranstaltungen

„BirdNumbers 2016“ - 300 Ornithologen kommen zu internationaler Tagung an die Uni Halle

22.08.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Kristallen regenerativ Wasserstoff erzeugen

23.08.2016 | Energie und Elektrotechnik

Signalübertragung zielgenau steuern: Neue Erkenntnisse für künftige Therapieansätze

23.08.2016 | Biowissenschaften Chemie

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Anstieg des Welthandels setzt sich fort

23.08.2016 | Wirtschaft Finanzen