Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mechanismen zum Ablesen des Codes des Lebens entschlüsselt

09.05.2005


Albert Jeltsch, Professor für Biochemie an der International University Bremen (IUB), und seinen Mitarbeitern gelang es, zusammen mit Wissenschaftlern der Emory University Medical School in Atlanta und der University of Rochester (USA) grundlegende Mechanismen der biologischen DNA-Erkennung als Teil des Genregulationsprozesses aufzuklären. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe von Cell (Volume 121 Issue 3: May 5, 2005; http://www.cell.com) veröffentlicht.



Das menschliche Erbgut enthält ca. 20000-30000 Gene als Informationseinheiten. Diese werden im Verlauf der Entwicklung eines Menschen durch einen hochkomplexen Prozess, der Genregulation, gezielt aktiviert und deaktiviert. Eine Schlüsselrolle kommt hierbei speziellen Proteinen zu, die die Sequenzen der aktuell benötigten Gene erkennen können, sie ablesen und aktivieren.

... mehr zu:
»DNA »DNA-Sequenz »Enzym »Protein »Sequenz


Wie diese Proteine DNA-Sequenzen erkennen, untersuchten die Bremer Wissenschaftler der Forschergruppe von Albert Jeltsch exemplarisch an dem bakteriellen Enzym Dam zusammen mit ihren amerikanischen Projektpartnern, Prof. Xiaodong Cheng und seinem Team: Offensichtlich tastet sich das Enzym schrittweise an die gesuchte Sequenz heran, indem es sich zunächst unspezifisch an die DNA anlagert, an ihr entlang gleitet und zunehmend spezifische Kontakte ausbildet, je ähnlicher die DNA-Sequenz der gesuchten Sequenz wird. Bei diesen Kontakten handelt es sich um Wasserstoffbrückenbindungen und sterische Interaktionen zwischen dem Enzym und der DNA. Ist die gesuchte Sequenz identifiziert, modifiziert das Enzym den DNA-Abschnitt biochemisch durch Anlagerung von Methyl-Gruppen und setzt so unter anderem Genregulationsprozesse in Gang. Welche DNA Sequenz dabei als Zielsequenz erkannt wird, hängt von der jeweils spezifischen Proteinstruktur des Enzyms ab, das sich an die DNA anlagert.

Erstmals konnten die Forscher drei verschiedene DNA-Enzym-Strukturen beschreiben, die verschiedenen Stadien der schrittweisen Sequenzerkennung entsprechen: 1. Das Dam-Enzym, das sich an einen DNA-Abschnitt mit einer völlig anderen, als der gesuchten Sequenz angelagert hat, 2. einen Dam-DNA-Komplex, bei dem die DNA-Sequenz der Zielsequenz sehr ähnlich ist, und 3. einen Komplex, bei dem die DNA-Sequenz im Enzym-DNA-Komplex exakt der Zielsequenz entspricht. Diese Strukturen belegen, wie die Zunahme der Enzym-DNA-Kontakte im Zuge der Sequenzerkennung durch eine räumliche Umlagerung des Enzyms zustande kommt. Die Bremer Biochemiker überprüften diese Ergebnisse, indem sie gezielt die Erkennungssequenz des Enzyms durch Austausch einzelner Bausteine des Proteins veränderten und so ein entsprechend verändertes DNA-Erkennungsverhalten des Enzyms erzielten.

"Die Erkennung von DNA durch Enzyme und andere Proteine ist einer der fundamentalsten Lebensvorgänge. Die hier am Beispiel des bakteriellen Dam-Enzyms gefundenen Prinzipien lassen sich auch auf DNA-Erkennungsprozesse bei höheren Lebensformen, wie etwa dem Menschen, übertragen. Wir machen Grundlagenforschung, aber detailliertere Prozesskenntnisse ermöglichen es auf lange Sicht, die Gen-Regulation und die Reparatur von Gendefekten besser zu steuern. Wichtig kann dies für die Behandlung von Krankheiten sein, die mit einer Fehlsteuerung von Genen einhergehen, wie z.B. Tumorerkrankungen", so Jeltsch.

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Albert Jeltsch
Professor of Biochemistry
Tel.: 0421 200-3247
E-Mail: a.jeltsch@iu-bremen.de

Dr. Kristin Beck | idw
Weitere Informationen:
http://www.cell.com
http://www.iu-bremen.de
http://www.iu-bremen.de/directory/02802/

Weitere Berichte zu: DNA DNA-Sequenz Enzym Protein Sequenz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie