Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebens- und fortpflanzungsfähige Taufliegen ohne Histon H3.3

13.11.2012
Histone, die DNA verpackende Proteine, greifen anders in die Zellfunktion ein als bisher angenommen. Für das Ablesen der Gene braucht es das Histon H3.3 nicht. Molekularbiologen der Universität Zürich weisen nach, dass sich Taufliegen ohne dieses Histon entwickeln und fortpflanzen können. Ebenso funktioniert die Zellteilung ohne eine bisher für wichtig gehaltene Histonmodifikation.

Histone sind Proteine im Zellkern. Dort sind sie in Komplexen mit DNA vorhanden und vermutlich an allen Prozessen, die an der DNA stattfinden, regulatorisch beteiligt. Beispiele für diese Prozesse sind die Transkription, d.h. die RNA-Synthese, und die Verdoppelung der DNA im Zuge der Zellteilung.


Flügel-Imaginalscheibe einer Taufliege: Die schwarzgefärbten Zellen können keine Histonmodifikation am Lysin vornehmen. Dennoch können sie sich teilen und Gene ablesen. Die dunkelblaue Färbung markiert die nicht-mutanten Zellen, Cyan markiert die Modifikation am Lysin.

Bild: UZH

Die Funktion der einzelnen Histone bei den verschiedenen Prozessen konnte bisher nur indirekt erschlossen werden. Die Molekularbiologen Konrad Basler und Martina Hödl von der Universität Zürich untersuchten erstmals die Funktion von zwei Histonen und einer Histonmodifikation und kamen dabei zu überraschenden Resultaten: Lebens- und fortpflanzungsfähige Organismen entwickeln sich auch ohne das als H3.3 bezeichneten Histon.

Von einer bestimmten Histon-Modifikation nahm man zudem an, dass sie für das Einschalten der Gene in der Transkriptionsphase ausschlaggebend sei. Wie die Forschenden nachweisen können, trifft auch diese Annahme nicht zu. Die gängigen Modelle über Aufgabe und Funktion bestimmter Histone und ihrer Modifikationen während der Transkriptions- und der Zellteilungsphasen müssen somit revidiert werden.

Lebensfähige Taufliegen trotz fehlendem Histon H3.3

Für ihre Fragestellung verwendeten der Molekularbiologe Konrad Basler und seine Postdoktorandin Martina Hödl die Taufliegen Drosophila melanogaster, deren Genom vollständig entschlüsselt ist. In einem ersten Experiment tauschten die Wissenschaftler in den Zellen die beiden Histon-Varianten H3.2 und H3.3 gegeneinander aus. In normalen, d.h. nicht manipulierten Zellen wird Histon H3.2 nur in einer bestimmten Phase der Zellteilung, der sogenannten S-Phase, exprimiert. Histon H3.3 dagegen ist dauernd aktiviert. Deshalb ging man bisher davon aus, dass Histon H3.3 in der Transkription, insbesondere beim Ablesen der Gene, eine wichtige Rolle spielt. Ohne Histon H3.3 müsste daher die RNA-Synthese eingeschränkt sein, lautet die gängige Lehrmeinung. «In unserem Experiment entwickeln sich aus Zellen, die kein H3.3 besitzen, Taufliegen, die unter Laborbedingungen lebens- und fortpflanzungsfähig sind», fasst Hödl das konträr zum bisherigen Verständnis stehende Resultat zusammen. «Organismen, die sich aus Zellen ohne H3.2 entwickeln, leben ebenfalls, sterben aber im ersten Larvenstadium», so Hödl weiter.

An- und Abschalten der Gene ohne Histonmodifikation

Histone werden von verschiedenen Enzymen an verschiedenen Stellen im Protein modifiziert. In einem zweiten Experiment untersuchten Basler und Hödl deshalb die Rolle der Aminosäure an der vierten Stelle im Protein, einem Lysin. Von diesem Lysin wird angenommen, dass seine Modifizierbarkeit bei der Transkription eine Schlüsselrolle für das An- und Abschalten der Gene spielt. Die Wissenschaftler ersetzten folglich dieses Lysin in allen Histon H3-Genen mit nicht modifizierbaren Aminosäuren und erlebten eine zweite grosse Überraschung. «Zellen ohne diese spezifische Histonmodifikation sind in der Lage sich normal zu teilen», erläutert Basler, fügt aber einschränkend hinzu: «Allerdings tun sie dies wesentlich langsamer als nicht veränderte Zellen.» Die Modifikation an diesem Lysin ist somit nicht essentiell für das Anschalten der Gene in der Transkriptionsphase.

Die Resultate zeigen, dass das Aktivieren von Genen und die Vererbung der Fähigkeit, Gene zu aktivieren, anders funktionieren als bisher angenommen. Offensichtlich ist der Transkriptionsprozess ausgesprochen robust aufgebaut. Gemäss Basler wurde die Rolle dieser häufig vorkommenden Histonmodifikation für die Zellfunktion in den vergangenen Jahren überschätzt.

Literatur:
Martina Hödl, Konrad Basler, Transcription in the Absence of Histone H3.2 and H3K4 Methylation. Current Biology. 8 November, 2012. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2012.10.008
Kontakt:
Dr. Martina Hödl
Institute of Molecular Life Sciences
Universität Zürich
Tel. +41 44 635 31 15
E-Mail martina.hoedl@imls.uzh.ch

Nathalie Huber | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.uzh.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Moleküle unter Spannung: Einzigartige mikroskopische Aufnahmen liefern neue Einblicke in ionische Flüssigkeiten
27.04.2015 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Starke Sache – Neueste Erkenntnisse zur Muskelfunktion
27.04.2015 | Der Wissenschaftsfonds FWF

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: Ist unser Universum ein Hologramm?

Zur Beschreibung des Universums braucht man möglicherweise eine Dimension weniger als es den Anschein hat. Rechnungen der TU Wien legen nun nahe, dass es sich dabei nicht bloß um einen Rechentrick handelt, sondern um eine grundlegende Eigenschaft des Raums.

Auf den ersten Blick scheint jeder Zweifel ausgeschlossen: Das Universum sieht für uns dreidimensional aus. Doch eine der fruchtbarsten Ideen der theoretischen...

Im Focus: Hummelgenom entschlüsselt

Eine Kollaboration von Forschenden unter ETH-Federführung hat das Genom von zwei kommerziell bedeutenden Hummelarten aufgeklärt. Die Resultate bieten unerwartete Einblicke in Ökologie und Evolution der Hummeln und auch der Honigbiene.

Hummeln gelten als friedfertig und fleissig. Nicht zuletzt seit es weltweit mit der Honigbiene bergab geht, ist der kommerzielle Wert dieser Insekten...

Im Focus: Elektromobilität: Ultraleichtes Kraftpaket für das elektrische Fliegen

Siemens hat einen einzigartigen Elektromotor entwickelt, der hohe Leistung mit einem minimalen Gewicht kombiniert. Durch konsequente Optimierung aller Komponenten stellt der neue Antrieb in seiner Klasse einen Weltrekord beim Leistungsgewicht auf. Dadurch kommt der routinemäßige Einsatz von elektrisch angetriebenen Flugzeugen oder Helikoptern einen großen Schritt näher.

Manchmal lässt sich eine technische Revolution ganz knapp in einer einzigen Zahl zusammenfassen. In diesem Fall lautet sie: fünf Kilowatt pro Kilogramm – das...

Im Focus: Fast and Accurate 3-D Imaging Technique to Track Optically-Trapped Particles

KAIST researchers published an article on the development of a novel technique to precisely track the 3-D positions of optically-trapped particles having complicated geometry in high speed in the April 2015 issue of Optica.

Daejeon, Republic of Korea, April 23, 2015--Optical tweezers have been used as an invaluable tool for exerting micro-scale force on microscopic particles and...

Im Focus: Von Innen nach Außen: Rätsel der galaktischen Scheiben gelöst

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ivan Minchev, Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), hat mithilfe hochmoderner theoretischer Modelle das Rätsel um die Entwicklung der Galaxienscheiben gelöst. Die jetzt veröffentlichte Studie zeigt, dass sich Sternpopulationen gleichen Alters durch Galaxienkollisionen nach außen hin ausweiten. Ähnlich wie die Blüten einer Rose reichern sich diese Populationen schichtweise in der Galaxie an und formen so allmählich die dicke Scheibe.

„Wir können nun zum ersten Mal zeigen, dass dicke Scheiben nicht nur aus alten Sterngenerationen bestehen, sondern – in einem größeren Abstand zum...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Evolution von Materialhybridkonzepten

27.04.2015 | Veranstaltungen

Schall und Schwingung

27.04.2015 | Veranstaltungen

Energiemanager diskutieren über Zukunft des kommunalen Energiemanagements

27.04.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bremer Team B-Human gewinnt zum siebten Mal infolge bei den RoboCup German Open

27.04.2015 | Förderungen Preise

Siemens steigert durch Digitalisierung die Wettbewerbsfähigkeit in der Prozessindustrie

27.04.2015 | Messenachrichten

Siemens übergibt weltweit größte Offshore-Netzanbindung an TenneT

27.04.2015 | Energie und Elektrotechnik