Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Epigenetische Kontrolle der Herzentwicklung

29.01.2013
Nicht-kodierende RNA ist essenziell für Entstehung eines normalen Herzens im Embryo

Bei der Embryonalentwicklung entstehen aus pluripotenten Stammzellen viele unterschiedliche Gewebe und Organe. Bisher war bekannt, dass diese Prozesse von gewebespezifisch gebildeten Transkriptionsfaktoren gesteuert werden.


Defekte Herzfunktion in 12,5 Tage alten Mäuseembryonen von Fendrr-Mutanten (rechts) im Vergleich zu normalen Embryonen (links). la – linke Vorkammer, lv - linke Herzkammer, ra - rechte Vorkammer, rv - rechte Herzkammer
© MPI für molekulare Genetik

Jetzt konnten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des MIT und Broad Institute in Boston zeigen, dass auch RNAs, die nicht als Vorlage zur Proteinbildung dienen, als Kontrollfaktoren an diesen Prozessen beteiligt sind. Die Wissenschaftler schalteten ein Gen für lange nicht-kodierende RNA-Moleküle (lncRNA) aus und störten dadurch die Herzentwicklung so empfindlich, dass die Embryonen abstarben.

Die Bildung der Bauchdecke war ebenfalls beeinträchtigt. Es stellte sich heraus, dass die lncRNA an der Kontrolle von Transkriptionsfaktoren beteiligt ist, die ihrerseits für die Kontrolle von Gewebe- und Organbildung verantwortlich sind. Die lncRNA wirkt also selbst als Kontrollfaktor bei diesen Prozessen.

Als lange nicht-kodierende RNA werden RNA-Moleküle bezeichnet, die mehr als 300 Nukleotide lang sind und keine Protein-kodierende Leseraster aufweisen. Sie sind dafür bekannt, dass sie mit Histon-modifizierenden Proteinkomplexen interagieren, die den Aktivitätsstatus (aktivierbar, aktiv oder reprimiert) von Genen kontrollieren sowie deren Aktivitätsstärke beeinflussen. Dies geschieht z.B. durch Übertragung von Methylgruppen auf Histone, die Verpackungsproteine der DNA. Solche Modifikationen an den Histonen können bei der Zellteilung kopiert werden und dadurch den Aktivitätsstatus von Genen über mehrere Entwicklungsstadien von Zelle zu Zelle weiter tragen.

Nun haben Max-Planck-Wissenschaftler um Bernhard Herrmann zum ersten Mal nachgewiesen, dass auch lncRNAs für die Embryonalentwicklung unverzichtbar sein können. Dies war bisher vor allem von Transkriptionsfaktoren bekannt. Sie entdeckten eine lncRNA, Fendrr, die spezifisch in Vorläuferzellen des Herzens und der Bauchdecke gebildet wird. Nach Ausschalten von Fendrr in der Maus kam es zu Fehlbildungen des Herzens und der Bauchdecke, die zum Absterben der Embryonen führten. Die Fehlbildungen entstanden aber erst mehrere Tage nachdem Fendrr in den Vorläuferzellen bereits abgeschaltet war. Bei Transkriptionsfaktoren tritt die Fehlbildung nach deren Inaktivierung hingegen in den Zellen auf, in denen das Gen normalerweise aktiv ist.

Diese Verzögerung zwischen der Expression der Fendrr-RNA und dem Auftauchen der Fehlbildung ist durch die besondere Wirkungsweise dieser neuen Klasse von Regulatoren erklärbar. Sie wirken nämlich durch Bindung an Histon-modifizierende Proteinkomplexe auf die epigenetische Kontrolle von Zielgenen, darunter wichtige Transkriptionsfaktoren, und beeinflussen so das Schicksal der Nachkommen von Zellen, in denen sie selbst nur kurz aktiv waren.

Die Wissenschaftler hoffen nun, weitere lncRNAs zu finden, die die Herzbildung und weitere Prozesse der Embryonalentwicklung bei Säugern steuern, und den Mechanismus ihrer Wirkungsweise weiter aufzuklären. Denn Fendrr ist wahrscheinlich nur eine von vielen lncRNAs, die an der epigenetischen Kontrolle von Regulatoren der Gewebe- und Organbildung beteiligt sind.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Bernhard G. Herrmann,
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Telefon: +49 30 8413-1409
Fax: +49 30 8413-1229
E-Mail: herrmann@­molgen.mpg.de
Dr. Patricia Marquardt,
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Telefon: +49 30 8413-1716
Fax: +49 30 8413-1671
E-Mail: patricia.marquardt@­molgen.mpg.de

Originalpublikation
Grote P, Wittler L, Hendrix D, Koch F, Währisch S, Beisaw A, Macura K, Bläss G, Kellis M, Werber M, Herrmann BG. (2013)
The tissue-specific lncRNA Fendrr is an essential regulator of heart and body wall development in the mouse.

Developmental Cell, Vol. 24, No. 2. (28 January 2013), pp. 206-214, doi:10.1016/j.devcel.2012.12.012

Prof. Dr. Bernhard G. Herrmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/6871787/epigenetische-kontrolle_herzentwicklung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise