Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aneuploidie: Flexibel durch das Leben – dank schwankender Chromosomenzahl

14.08.2013
Bäckerhefe ist ein beliebter Testorganismus in der Biologie. Hefen sind in der Lage, einzelne Chromosomen reversibel zu vervielfachen und sich damit auf variable Umweltbedingungen einzustellen.

Diesen von Biologen als Aneuploidie bezeichneten Vorgang haben Wissenschaftler des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) der Universität Luxemburg in Kooperation mit Kollegen des US-amerikanischen Institute for Systems Biology (ISB) in Seattle nun systematisch unter genetischen Gesichtspunkten untersucht.


Die Hefe Saccharomyces cerevisiae, die normalerweise als Einzelzelle vorkommt, ist auch in der Lage Zellverbände zu bilden, weil sie einzelne Chromosomen vervielfachen kann.
(c) LCSB

Die neuen Erkenntnisse des Teams machen es möglich, Aneuploidie – deren Auftreten bei mehrzelligen Organismen in Verbindung mit bestimmten Erkrankungen bekannt ist – in Zukunft unter medizinischen Aspekten neu zu bewerten. Erschienen sind die Ergebnisse jetzt in dem renommierten Wissenschaftsjournal PNAS (www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1301047110).

Chromosomen sind Molekülkomplexe, die aus dem Erbmaterial DNA und Proteinen zusammengesetzt sind. Sie werden vor einer Zellteilung verdoppelt und dann auf die Tochterzellen verteilt. Der Zellteilungszyklus dauert bei Hefezellen nur 1,5 Stunden – Hefe hat also eine sehr schnelle Generationenfolge. Sie ist dadurch in der Lage, sich veränderten Umweltbedingungen gut anzupassen. Dabei kann die Hefe Saccharomyces cerevisiae, die normalerweise als Einzelzelle vorkommt, in einen vielzelligen Zustand übergehen: Sie bildet Zellverbände, die arbeitsteilig organisiert sind, in denen also verschiedene Zellen unterschiedliche Aufgaben übernehmen.

„Bisher war unbekannt, was die genetischen Grundlagen für diese Veränderung des äußeren Erscheinungsbildes der Hefe sind“, sagt Dr. Alexander Skupin, der auf Seiten des LCSB maßgeblich am Kooperationsprojekt beteiligt ist.

Genaue genetische Analysen haben nun gezeigt, dass die Hefezellen bis zu sechs ihrer insgesamt 16 Chromosomen bei der Zellteilung individuell vervielfachen und diese Vervielfachung auch wieder rückgängig können. „Der Aufbau von Zellverbänden und der Wechsel zwischen verschiedenen Formen der Zellverbände wird durch die reversible Aneuploidie viel flexibler und läuft schneller ab, als wenn zufällige Mutationen in den Genen dafür erforderlich wären“, sagt Skupin: „Die Verdoppelung eines einzelnen Chromosoms reicht aus, um die Hefe aus einem eher flachen Zellverband in eine Erscheinungsform zu überführen, die wir als `flauschig´ bezeichnen.“

Reduzieren die Zellen die Anzahl dieses spezifischen Chromosoms wieder – etwa weil sich die Umweltbedingungen erneut gewandelt haben – werden sie wieder zu einem flachen Zellverband. „Die Flexibilität der Hefezellen kommt also nicht durch die Aktivität oder Inaktivität eines einzelnen Gens zustande“, erklärt die Projektleiterin am ISB, Dr. Aimée Dudley. Vielmehr sei die Gendosierung in Abhängigkeit von der Chromosomen¬zahl dafür verantwortlich: „Ist das Chromosom vervielfacht, werden auch mehrere Kopien desselben Gens abgelesen. Dadurch hat es einen stärkeren Effekt, als wenn es nur einmal auf einem Chromosom in der Zelle aktiv ist“, so Dudley. Die Zellen können sich schnell wandeln.

Welche molekularen Mechanismen aus der Aktivität eines auf vervielfachten Chromosomen abgelesenen Gens resultieren, wollen die Wissenschaftler jetzt untersuchen: „Erst dann können wir im Detail verstehen, wie die unterschiedlichen Zellverbände entstehen“, sagt Skupin.

Die medizinische Tragweite der neuen Erkenntnisse erläutert LCSB-Direktor Prof. Dr. Rudi Balling: „Bei mehrzelligen Organismen ist Aneuploidie schon lange bekannt. Ein bekanntes Beispiel ist das Down-Syndrom, bei dem das 21. Chromsom oder Teile davon dreifach vorliegen. In letzter Zeit wurde das Phänomen aber auch bei Krebszellen beobachtet und in Zusammenhang mit der Entwicklung des Gehirns gebracht. Wegen der schnellen Generationsfolge der Hefe können wir diese als Modellorganismus benutzen – und die Mechanismen der Aneuploidie viel genauer im Hinblick darauf untersuchen, ob sich daraus neue Ansätze für Diagnose und Therapie menschlicher Krankheiten ergeben.“

Britta Schlüter | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni.lu/lcsb

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Frage der Dynamik
19.02.2018 | Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)

nachricht Forscherteam deckt die entscheidende Rolle des Enzyms PP5 bei Herzinsuffizienz auf
19.02.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics