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 Faszien: Vernetzt von Kopf bis Fuß
23.01.2018 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Flattern, wo der Pfeffer wächst
23.01.2018 | Universität Wien

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: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

Die Flugerprobung des Airbus A320neo

23.01.2018 | Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

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

Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

23.01.2018 | Physik Astronomie

Neue Formeln zur Erforschung der Altersstruktur nicht-linearer dynamischer Systeme

23.01.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Dreifachblockade am Glioblastom

23.01.2018 | Medizin Gesundheit

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