Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zählende Zellen sorgen für Gen-Balance

30.01.2006


Zwei sind einer zuviel - nach diesem Motto verfahren die Zellen eines weiblichen Organismus: Sie enthalten zwei X-Chromosomen, legen aber eines davon grundsätzlich still. Wie erkennt die Zelle, dass sie zwei dieser Geschlechtschromosomen enthält, wie trifft sie ihre Wahl, welches der beiden abgeschaltet werden soll? Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums konnten gemeinsam mit französischen Kolleginnen einen frühen Schritt dieses komplexen Prozesses aufklären.


Am zweiten Tag der Entwicklung einer weiblichen Stammzelle liegen die beiden Xics (X-Inaktivierungszentren) als Pärchen vor (helle Punkte). Das restliche X-Chromosom ist pink markiert, der gesamte Zellkern blau gefärbt. Foto: Deutsches Krebsforschungszentrum



Bereits vor 45 Jahren beschrieb die britische Wissenschaftlerin Mary Lyon diese für weibliche Zellen typische Chromosomen-Inaktivierung und stellte die Hypothese auf: Bei zwei X-Chromosomen liegen alle X-gebundenen Gene in doppelter Ausgabe vor. Im männlichen Organismus dagegen, ausgestattet mit dem Geschlechtschromosomensatz X und Y, sind die X-Gene pro Zelle nur einfach vorhanden. Um hier Ausgleich zu schaffen, entledigt sich die weibliche Zelle eines ihrer beiden X-Chromosomen durch Inaktivierung.



Während der Entwicklung eines weiblichen Embryos wird nach dem Zufallsprinzip mal das vom Vater, mal das von der Mutter geerbte X-Chromosom stillgelegt. Um die Inaktivierung zu koordinieren, muss die Zelle zunächst feststellen, ob sie mehr als ein X-Chromosom enthält, und sodann die Auswahl treffen, welches der beiden abgeschaltet werden soll. Seit Mitte der achtziger Jahre ist bekannt, dass eine bestimmte Region des X-Chromosoms, genannt X inactivating center (Xic) - für den korrekten Ablauf der Stilllegung entscheidend ist.

Professor Dr. Roland Eils, der sowohl im Deutschen Krebsforschungszentrum als auch im Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie der Universität Heidelberg eine Abteilung für Bioinformatik leitet, vermutete in der räumlichen Anordnung der Xics innerhalb des Zellkerns einen Schlüssel für die Inaktivierung. Gemeinsam mit Kolleginnen aus dem Pariser Curie-Institut suchte er in verschiedenen Zellen nach Auffälligkeiten bei der Verteilung der Xic-Regionen. Dabei verglichen die Wissenschaftler sich entwickelnde weibliche embryonale Stammzellen der Maus, die kurz vor der X-Inaktivierung standen, mit Mäusezellen, deren X-Inaktivierung bereits vollständig abgeschlossen war. Anhand der dreidimensionalen Visualisierung von Fluoreszenzmarkierungen der Xic-Region beobachteten sie bei den sich entwickelnden Stammzellen, dass die Xics beider X-Chromosomen in bis zu 15 Prozent aller Zellen in engster Nachbarschaft liegen. In der Vergleichszelllinie wurde dies nur bei rund drei Prozent der Zellen beobachtet, was einem Zufallsbefund entspricht. Besonders deutlich war die Pärchenbildung in den Stammzellen immer nach rund eineinhalb Tagen der Entwicklung und damit kurz vor der X-Inaktivierung.

Ein bestimmter DNA-Verlust (Deletion) in der Xic-Region eines der beiden X-Chromosomen verhindert die Pärchenbildung der Xics. Mehr noch: Zellen, die das Zählen verlernt haben, zeigen keinerlei Pärchenbildung. Die Wissenschaftler postulieren, dass die Paarung der Xic-Regionen eine notwendige Voraussetzung für das korrekte Chromosomen-Zählen ist, können aber noch keine Angaben darüber machen, in welcher Art von Wechselwirkung dabei die beiden Xic-Regionen während der vorübergehenden Pärchenbildung stehen.

C.P. Bacher, M. Guggiari, B. Brors, S. Augui, P. Clerc, P. Avner, R. Eils und E. Heard: Transient colocalisation of X-Inactivation centres accompanies the initiation of X inactivation - Nature Cell Biology, doi: 10.1038/ncb1365

Das Deutsche Krebsforschungszentrum hat die Aufgabe, die Mechanismen der Krebsentstehung systematisch zu untersuchen und Krebsrisikofaktoren zu erfassen. Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung sollen zu neuen Ansätzen in Vorbeugung, Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen führen. Das Zentrum wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V.

Dr. Julia Rautenstrauch | idw
Weitere Informationen:
http://www.dkfz.de

Weitere Berichte zu: Pärchenbildung X-Chromosom Xic Xic-Region Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der erste Blick auf ein einzelnes Protein
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

nachricht Unterschiedliche Rekombinationsraten halten besonders egoistische Gene im Zaum
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik