Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

LAVA-Elemente im Gibbon-Genom fördern chromosomale Neuordnung – Erkenntnisse für die Krebsforschung

11.09.2014

Forscher vom Paul-Ehrlich-Institut in Langen haben als Teil eines internationalen Forscher-Teams unter Leitung von Dr. Lucia Carbone von der Oregon Health & Science University, Portland, USA, wichtige Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen der außergewöhnlichen Häufigkeit chromosomaler Neuordnungen und der Aktivität mobiler genetischer Elemente im Gibbon-Genom gewonnen. Solche chromosomalen Neuordnungen sind beteiligt an der Tumorentstehung beim Menschen. Die Forschungsergebnisse veröffentlicht Nature in seiner Ausgabe vom 11. September (DOI: 10.1038/nature13679).

Chromosomale Neuordnungen (chromosomal rearrangements) finden gelegentlich während der Evolution statt, können aber auch an der Tumorentstehung beteiligt sein. So ereignen sich chromosomale Neuordnungen in humanen pluripotenten Stammzellen relativ häufig.

Aufgrund des damit verbundenen erhöhten Risikos der Krebsentstehung stellen sie ein Problem für klinische Zellersatztherapien mit Stammzellen dar. Ein besseres Verständnis der Ursachen für die Entstehung solcher Neuordnungen ist daher wichtig, um auf pluripotenten Stammzellen basierende Zellersatztherapien zukünftig sicherer zu machen.

Im Genom der Gibbons haben chromosomale Neuordnungen im Laufe der Evolution mit einer ungewöhnlich großen Häufigkeit stattgefunden. Daher ist das Gibbon-Genom ein wichtiges Instrument, um die zugrundeliegenden Mechanismen zu erforschen. Bei der Analyse des Gibbon-Genoms wurde ein neues mobiles genetisches Element identifiziert und eine wesentliche Funktion entschlüsselt.

Dieses als "LAVA" (zusammengesetzt aus den Modulen der mobilen genetischen Elemente L1ME, AluSz6, und SVA_A) bezeichnete mobile Element ist nahe verwandt mit den im menschlichen Genom vorhandenen "SVA" (SINE-VNTR-Alus)-Retrotransposons. Es liegt in mehr als 1000 Kopien im Gibbon-Genom vor.

Viele dieser LAVA-Elemente finden sich in einer Gruppe von Genen, die für die korrekte Trennung von Chromosomen während der Zellteilung wichtig sind. Prof. Gerald Schumann und Nina Fuchs, Abteilung Medizinische Biotechnologie des Paul-Ehrlich-Instituts, zeigten experimentell, dass LAVA-Elemente in bestimmte Abschnitte dieser Gene (Introns) eingebaut werden (Insertionen), was dazu führt, dass diese Gene weniger häufig abgelesen werden (Verminderung der Transkription).

Dadurch wird die Synthese der von diesen Genen kodierten Genprodukte (bestimmte Proteine) gehemmt. Da diese Proteine für eine korrekte Trennung der Chromosomen bei der Zellteilung bedeutsam sind, kann es bei einer verminderten Expression dieser Gene durch die LAVA-Elemente zu einer Zunahme chromosomaler Neuordnungen kommen.

Die Untersuchungen zeigten auch, dass viele der Gene, deren Expression im Gibbon durch LAVA­Insertionen beeinträchtigt wird, genau solche Gene sind, die im Menschen bei der Tumor­entstehung eine Rolle spielen. ""Wenn wir die Mechanismen verstehen, die im Gibbon den Prozess der chromosomalen Neuordnung unterstützen, an dem auch Gene beteiligt sind, die bei der Tumor­entstehung im Menschen eine Rolle spielen, kann uns das helfen, den Mechanismus der Krankheits­entstehung im Menschen zu entschlüsseln"", erklärt Schumann die Bedeutung dieser Forschungs­arbeiten.

Hintergrund
Gibbons sind, gemeinsam mit anderen Menschenaffen (Orang-Utan, Gorilla, Schimpansen, Bonobo), die nächsten Verwandten des Menschen. Menschenaffen sind dem Menschen genetisch sehr ähnlich – nur ca. 1,4 Prozent des menschlichen Erbguts unterscheidet sich von dem des Schimpansen. Aus diesem Grund sind Studien zur vergleichenden Genomik zwischen Primatengenomen wichtig, um die Rolle genetischer Faktoren bei der Krankheitsentstehung zu verstehen. Während sich chromosomale Rearrangements in den übrigen Menschenaffen und bei Menschen im Laufe ihrer Evolution nur gelegentlich ereignet haben, ist deren Häufigkeit im Gibbon-Genom um ein Vielfaches größer.

Originalpublikation
Carbone L, Harris RA, Gnerre S, Veeramah KR, Lorente-Galdos B, Huddleston J, Meyer TJ, Herrero J, Roos C, Aken B Anaclerio F, Archidiacono N, Baker C, Barrell D, Batzer MA, Beal K, Blancher A, Bohrson CL, Brameier M, Campbell MS, Capozzi O, Casola C, Chiatante G, Cree A, Damert A, de Jong PJ, Dumas L, Fernandez-Callejo M, Flicek P, Fuchs NV, Gut M, Gut I, Hahn MW, Hernandez-Rodriguez J, Hillier LW, Hubley R, Ianc B, Izsvák Z, Jablonski NG, Johnstone LM, Karimpour-Fard A, Konkel MK, Kostka D, Lazar NH, Lee SL, Lewis LR, Liu Y, Locke DP, Mallick S, Mendez FL, Muffato M, Nazareth LV, Nevonen KA, O’Bleness M, Ochis C, Odom DT, Pollard KS, Quilez J, Reich D, Rocchi M, Schumann GG, Searle S, Sikela JM, Skollar G, Smit A, Sonmez K, ten Hallers B, Terhune E, Thomas GWC, Ullmer B, Ventura M, Walker JA, Wall JD, Walter L, Ward MC, Wheelan SJ, Whelan CW, White S, Wilhelm LJ, Woerner AE, Yandell M, Zhu B, Hammer MF, Marques-Bonet T, Eichler EE, Fulton L, Fronick C, Muzny DM, Warren WC, Worley KC, Rogers J, Wilson RK, Gibbs RA (2014): Gibbon genome and the fast karyotype evolution of small apes.
Nature 513: 195-201.

Weitere Informationen:

http://www.pei.de/DE/infos/presse/pressemitteilungen/2014/12-lava-elemente-gibbo...

Dr. Susanne Stöcker | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

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: 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...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

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

23.01.2017 | Physik Astronomie