Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aufruhr der Hormone: Auf den richtigen Partner kommt es an

28.03.2014

Wissenschaftler des Instituts für Molekulare Pathologie (IMP) decken grundlegende Mechanismen bei der Wirkung von Hormonen auf.

Tausende regulatorische Abschnitte auf der DNA legen fest, welche Erbinformation in einer Zelle abgelesen wird und welche nicht. Alexander Stark vom IMP in Wien analysierte mit seinem Team die Aktivitätsänderungen solcher Kontroll-Regionen, die durch Behandlung mit einem Hormon hervorgerufen werden.


Je nach Bindungspartner kann ein- und dasselbe Hormon in verschiedenen Zelltypen unterschiedliche DNA-Regionen beeinflussen. IMP

Er konnte zeigen, dass ein und dasselbe Hormon in unterschiedlichen Zelltypen verschiedene Regulatoren bedienen kann. Entscheidend sind dabei die jeweiligen Bindungspartner des Hormons. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Advance Online Ausgabe von Molecular Cell nachzulesen.

In der Erbsubstanz DNA sind alle Informationen für die Entwicklung und Funktion eines Organismus kodiert und bilden als Gene die Baupläne für die Moleküle des Lebens. Es sind nicht immer alle Gene aktiv, was verschiedenen Organen und Zelltypen erlaubt, unterschiedliche Formen und Funktionen zu haben.

Dies wird mit großer Präzision durch nichtkodierende DNA-Abschnitte reguliert. Der Biochemiker Alexander Stark, der am IMP eine Arbeitsgruppe leitet, interessiert sich dafür, wie „molekulare Schalter“ in der DNA bestimmte Gene am richtigen Ort und zum richtigen Zeitpunkt ein- oder ausschalten. 

STARR-Seq, reloaded

Bereits 2013 gelang es Stark mit „STARR-Seq“, einer von ihm am IMP entwickelten Methode, sogenannte „Enhancer“ (Verstärker) in der DNA aufzuspüren und deren Aktivität im gesamten Genom zu messen. An diese Arbeit knüpfte der Forscher nun mit seinem Team an. „Uns hat schon in früheren Arbeiten die Frage interessiert, wie eine bestimmte DNA-Sequenz aussehen muss, um als Schalter fungieren zu können“ erklärt Stark. „Jetzt wollten wir noch mehr ins Detail gehen und zeigen, daß wir mit STARR-Seq auch hormonabhängige Regulatoren erkennen und messen können.“

Partnerproteine bestimmen Bindungssequenz von Hormon 

Daria Shlyueva, Doktorandin im Labor von Alexander Stark, kultivierte für ihre Studie zwei verschiedene Zelltypen der Taufliege und setzte den Zellen das Steroidhormon Ecdyson zu. Anschließend konnten die Forscher durch Vergleich des gesamten Genoms behandelter und unbehandelter Zellen zeigen, dass ein- und dasselbe Hormon in den beiden Zelltypen unterschiedliche Enhancer regulieren und dadurch die Aktivität verschiedener Gene positiv oder negativ beeinflussen kann.

„Die Kombination aus dem Hormon, seinem Rezeptor im Zellkern und weiteren Bindungspartnern, sogenannten Transkriptionsfaktoren, bestimmt die Bindungssequenz auf der DNA“, erläutert Stark. „Für die unterschiedliche Antwort auf ein Hormon in verschiedenen Entwicklungsstadien und in unterschiedlichen Geweben oder Zelltypen sind außer dem Hormonrezeptor die jeweils beteiligten Partner-Transkriptionsfaktoren entscheidend.“ Diese Erkenntnisse könnten erklären, wie regulatorische DNA-Abschnitte Informationen aus der Umgebung der Zelle mit zelltypspezifischen Informationen kombinieren können, was je nach Zelltyp zu unterschiedlichen Reaktionen führt. 

Suche nach Hormon-gesteuerten DNA-Elementen im Menschen

Einige Mitarbeiter aus dem Team von Alexander Stark arbeiten bereits daran, molekulare Schalter im Genom des Menschen zu finden, da Steroidhormone wie zum Beispiel Östrogen oder Testosteron beim Menschen sehr wichtige Funktionen haben. „Es wäre durchaus denkbar, in Zukunft mit unserer Methode zu untersuchen, welche Kontrollregionen der DNA von menschlichen Hormonen reguliert werden“, so der Gruppenleiter. Dies wäre ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung potenzieller medizinischer Anwendungen.

Original-Publikation
D. Shlyueva, C. Stelzer, D. Gerlach, J.O. Yánez-Cuna, M. Rath, L.M. Boryn, C.D. Arnold and A. Stark: Hormone-responsive enhancer activity maps reveal predictive motifs, indirect repression and targeting of closed chromatin. Mol. Cell, online Early Edition, 27. März 2014 (doi/10.1016/j.molcel.2014.02.026). Finanziert wurde diese Arbeit vom IMP Wien, dem Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) und einem European Research Council (ERC) Starting Grant.

Illustration
Eine Illustration zum unentgeltlichen Abdruck im Zusammenhang mit dieser Aussendung finden Sie unter: www.imp.ac.at/pressefoto-Ecdyson

Über Alexander Stark
Alexander Stark (39) studierte Biochemie in Tübingen und dissertierte am EMBL in Heidelberg. An das Doktorat in Bioinformatik schloss er einen dreijährigen Forschungs-aufenthalt am Broad Institute von MIT und Harvard an. Seit 2008 ist Stark Gruppenleiter am IMP in Wien. Im Jahr 2009 erkannte ihm der Europäische Forschungsrat ERC einen „Starting Grant“ über 1,8 Millionen Euro zu, 2012 wurde er in das EMBO „Young Investigator Programme“ aufgenommen.

Mehr über die Forschung im Labor von Alexander Stark finden Sie auf der Website:
www.imp.ac.at/research/research-groups/stark-group/

Über das IMP
Das Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie betreibt in Wien biomedizinische Grundlagenforschung und wird dabei maßgeblich von Boehringer Ingelheim unterstützt. Mehr als 200 ForscherInnen aus 37 Nationen widmen sich der Aufklärung grundlegender molekularer und zellulärer Vorgänge, um komplexe biologische Phänomene im Detail zu verstehen und Krankheitsmechanismen zu entschlüsseln.

Weitere Informationen:

http://www.imp.ac.at/pressefoto-Ecdyson
http://www.imp.ac.at/research/research-groups/stark-group/

Dr. Heidemarie Hurtl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Bindungssequenz Cell DNA DNA-Abschnitte ERC Genom Hormon IMP Labor Pathologie Schalter Zelle Zellen Zelltypen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten