Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Wege für die Krebsforschung - Enzymfalle beleuchtet Fehlfunktionen in der Zelle

27.09.2005


Das Erbmolekül DNA liegt eng mit Proteinen verpackt im Zellkern vor. Die Aktivität der Gene auf der DNA wird auch über deren Verpackungsdichte gesteuert. Gene, die in bestimmten Zellen gar nicht oder nicht mehr nötig sind, werden ganz abgeschaltet. Sie sind dabei sehr dicht und unzugänglich verpackt und mit so genannten Methylgruppen markiert. Diese kleinen chemischen Verbindungen werden von DNA-Methyltransferasen, einer Gruppe von Enzymen, mit hoher Präzision an die betreffenden Stellen der DNA - meist die Kontrollregion von Genen - angehängt. Veränderungen im Methylierungsmuster der DNA werden häufig bei Krebszellen gefunden. Bislang war sehr wenig über die DNA-Methyltransferasen bekannt. In Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlern gelang es Professor Heinrich Leonhardt vom Biozentrum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München nun, eine "Falle" für diese Enzyme zu entwickeln. Diese soll Einblicke in deren Funktion in der lebenden Zelle, aber auch einen neuen Ansatz zur Prävention und Behandlung von Krebserkrankungen bieten, wie in Nature Methods berichtet.



DNA-Methyltransferasen spielen eine zentrale Rolle in der Epigenetik. Dieses komplexe regulatorische Netzwerk von Modifikationen betrifft nicht direkt die in der DNA enthaltene Erbinformation, sind aber entscheidend für die Genaktivität. "Die Markierung und damit das Abschalten von Genen ist wichtig bei der Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zum reifen Organismus mit spezialisierten Zellen, etwa Muskel- und Nervenzellen", so Heinrich Leonhardt. "Werden dabei die falschen Gene markiert und abgeschaltet oder Gene fälschlicherweise nicht abgeschaltet, kann das fatale Folgen haben. Im schlimmsten Fall wird dadurch die fein austarierte Balance der Wachstumskontrolle gestört, sodass Krebszellen entstehen." Tatsächlich können bei fast allen Tumorerkrankungen veränderte DNA-Methylierungsmuster nachgewiesen werden.

... mehr zu:
»DNA »DNA-Methyltransferasen »Enzym »Gen »Zelle


Aufgrund dieser relativ jungen Erkenntnis aus der Krebsforschung sind die DNA-Methyltransferasen, die ja für die Markierung von Genen verantwortlich sind, für die Forschung außerordentlich interessant. Mangels anderer experimenteller Optionen wurden die Enzyme bislang nur im Reagenzglas untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind aber nur von limitierter Aussagekraft, weil die Enzyme nicht in ihrer natürlichen Umgebung beobachtet werden können. Den erhofften Blick in die lebende Zelle erlaubt jetzt aber eine neue experimentelle Methode, die von Heinrich Leonhardt und seinen Mitarbeitern in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Dr. M. Cristina Cardoso vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin entwickelt wurde.

Dabei wird den Enzymen eine Falle gestellt: Jedes Mal, wenn eine DNA-Methyltransferase eine Methylgruppe anhängt, verhindert dieser Mechanismus, dass sich das Enzym wieder von der DNA ablösen kann. Die Methyltransferase hängt fest. Weil die Enzyme mit grün oder rot fluoreszierenden Proteinen markiert wurden, sind sie in lebenden Zellen sichtbar. Spezielle Mikroskoptechnik lässt dann beobachten, ob die Falle zugeschnappt ist, und welches Enzym unter welchen Umständen aktiv oder blockiert ist. "Damit ist es nicht nur zum ersten Mal möglich, die Aktivität der Enzyme in lebenden Zellen zu verfolgen", so Heinrich Leonhardt. "Wir versprechen uns davon auch neue Erkenntnisse zur Regulation der DNA-Methyltransferasen und Hinweise auf mögliche, krebsauslösende Fehlerquellen. Außerdem wollen wir auf diesem Weg Wirkstoffe suchen, die diese Fehler wieder rückgängig machen und fälschlich markierte und somit abgeschaltete Gene wieder aktivieren. Das wiederum könnte neue Wege zur Prävention und Therapie von bestimmten Tumorerkrankungen eröffnen." (suwe)

Veröffentlichung:
"Trapped in action: direct visualization of DNA methyltransferase activity in living cells", Lothar Schermelleh, Fabio Spada, Hariharan P. Easwaran, Kourosh Zolghadr, Jean B. Margot, M. Cristina Cardoso & Heinrich Leonhardt, Nature Methods, 22. September 2005, online edition

Begleitender und kommentierender Artikel:
"In living color: DNA methyltransferase caught in the act", Kornel Schuebel & Steve Baylin, Nature Methods

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Heinrich Leonhardt
Biozentrum der LMU
Tel: 089 / 2180-74232
Fax: 089 / 2180-74236
E-Mail: H.Leonhardt@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: DNA DNA-Methyltransferasen Enzym Gen Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | 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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten