Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dynamisches Duo auf der DNA - Neuer Mechanismus der Genregulation entdeckt

14.11.2007
Wie entsteht aus genetischer Information ein Protein? Zunächst muss ein Gen, also ein spezifischer DNA-Abschnitt, abgeschrieben werden. Das dafür zuständige Enzym RNA-Polymerase II kann die so genannte Transkription aber nicht alleine initiieren.

Erst wenn an der Startsequenz des Gens, am Promoter, mehrere Hilfsfaktoren einen Komplex gebildet haben, bindet auch das Enzym. Bislang wurde die Initiation der Transkription als statischer Prozess gesehen, bei dem Transkriptionsfaktoren an einer Stelle binden und wieder loslassen.

Ein Forscherteam um Privatdozent Don C. Lamb vom Department für Chemie und Biochemie der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und Professor Michael Meisterernst vom GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit konnte jetzt aber eine unerwartete Dynamik nachweisen. Wie sie online in der Fachzeitschrift "Nature Structural and Molecular Biology" berichten, kann der "Negative Cofaktor 2 (NC2)" das "TATA-Box bindende Protein (TBP)" auf Promotoren entlang der DNA in Bewegung setzen. Diese Bewegung von TBP entlang der DNA impliziert neue Möglichkeiten, Promotoren zu erreichen oder aber sie zu räumen. In den Versuchen wurden Proteine des Menschen und die von Hefe untersucht - möglicherweise ist die Beweglichkeit von TBP also eine Eigenschaft aller Eukaryonten, also der Organismen, die - anders als Bakterien - einen Zellkern besitzen.

Die Transkription ist einer der zentralen Prozesse in der Zelle. Denn nur wenn genetische Information in Proteine übertragen wird, können Zellen überleben und ihre Funktionen wahrnehmen. Gleichzeitig muss dieser Vorgang streng reguliert werden, damit die richtigen Proteine zum richtigen Zeitpunkt produziert werden. Ausgangspunkt der Transkription ist der Promoter, eine kurze DNA-Sequenz, die in der Regel ein kleines Stück vor dem eigentlichen Gen liegt. Die Promoter in den Zellen höherer Organismen enthalten meist einen kleinen Abschnitt, der aus den DNA-Bausteinen Thymidin und Adenin besteht, die TATA-Box.

... mehr zu:
»DNA »Gen »NC2 »Protein »TBP »Transkription

TBP bindet im Vergleich zu anderen DNA-bindenden Proteinen auf ungewöhnliche Weise an die TATA Sequenz, wodurch der DNA-Strang stark verbogen wird. Dieser "Knick" in der DNA ermöglicht überhaupt erst die Komplexierung mit anderen generellen Transkriptionsfaktoren. "Wir konnten zeigen, dass sich TBP völlig anders verhält, sobald NC2 bindet", so Lamb. "Die Ergebnisse unserer Einzelmolekülanalysen weisen darauf hin, dass die DNA zwischen einer gestreckten und geknickten Konformation hin- und herspringt, nachdem NC2 an den TBP-TATA-Komplex gebunden hat." Die Autoren postulieren, dass diese Dynamik es TBP überhaupt erst ermöglicht, die TATA-Box zu verlassen. Bei der Bewegung entlang der DNA hilft sehr wahrscheinlich die bereits mittels Strukturanalysen nachgewiesene Ringform von NC2 und TBP an der Erbsubstanz.

Bisherige Modelle sahen die Transkriptionsinitiierung als einen statischen Prozess an, bei dem TBP und andere Faktoren an den Promotor binden, um schließlich wieder zu dissoziieren, wenn RNA-Polymerase II beginnt, an der DNA entlang zu wandern. Das Entfernen von TBP eröffnet neue positive sowie negative Regulationsmöglichkeiten. "Das dynamische Verhalten von TBP im Komplex mit NC2 auf der Erbsubstanz verändert unsere Vorstellungen von der Initiation der Transkription. Es eröffnen sich viele neue Möglichkeiten zur Regulation der Gene", erläutert Meisterernst. "TBP wird einerseits verschoben und damit aktuell aus dem Verkehr gezogen, andererseits bleibt es in der Nähe und damit verfügbar. Eine Konsequenz könnte sein, dass TBP durch die Bewegung erst die optimale Position erreicht." Aber auch andere vorstellbare Konsequenzen werden in der Publikation diskutiert. "Welche Mechanismen letztlich an welchem Gen eine Rolle spielen, diesen Fragen werden wir uns in Zukunft in Zusammenarbeit mit den Biophysikern widmen", kündigt Meisterernst an.

Dieses Projekt wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 646 "Netzwerke in Expression und Erhalt des Genoms" durchgeführt. Ebenfalls gefördert wurde die Studie durch das Exzellenzcluster "Munich Center for Integrated Protein Science (CIPSM)", dem Meisterernst angehört sowie durch das Exzellencluster "Nanosystems Initiative Munich (NIM)" und das "BioImaging Network Munich", denen Lamb angehört.

Publikation:
"NC2 mobilizes TBP on core promoter TATA boxes", Peter Schluesche, Gertraud Stelzer, Elisa Piaia, Don C. Lamb & Michael Meisterernst, Nature Structural and Molecular Biology; online am 11. November 2007
Ansprechpartner:
Privatdozent Dr. Don C. Lamb
Department für Chemie und Biochemie der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 77564
Fax: 089 / 2180 - 77560
E-Mail: don.lamb@cup.uni-muenchen.de
Professor Dr. Michael Meisterernst
GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit
Tel.: 089 / 7099 202
Fax: 089 / 7099 537
E-Mail: Meisterernst@gsf.de

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

Weitere Berichte zu: DNA Gen NC2 Protein TBP Transkription

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikro-U-Boote für den Magen
24.01.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Echoortung - Lernen, den Raum zu hören
24.01.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie