Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Markierungen an Histonen kontrollieren Entwicklung

18.02.2013
Auf genetischer Ebene sind die Zellen von Tieren und Pflanzen echte Alleskönner, da jede Zelle eine vollständige Kopie des genetischen Materials des Organismus enthält. Davon wird aber – je nach Zelltyp und Entwicklungsstand – nur ein geringer Teil genutzt und aktiviert.

Wissenschaftler des MPI für Biochemie haben nun nachgewiesen, wie die Genaktivität in den einzelnen Zellen während der Entwicklung von Tieren reguliert wird. Mit ihren aktuellen Ergebnissen konnten die Forscher zeigen, dass chemische Markierungen an Histonen bestimmen, ob ein Gen aktiv ist oder nicht. Histonen sind universell vorhandene Proteinkomplexe, um die das genetische Material, die DNA, gewickelt ist.


Zellen, denen das Enzym PRC2 fehlt (oben) oder Zellen, die ein verändertes Histon besitzen, das nicht mehr chemisch markiert werden kann (unten), zeigen denselben Effekt: ein Gen, das normalerweise stillgelegt sein sollte, wird aktiv (rotes Signal). In den umgebenden Wildtypzellen, welche grün markiert sind, bleibt das Gen inaktiv.
Bild: Ana R. Pengelly/ Copyright: MPI für Biochemie

Die DNA jedes Gens im Zellkern von Tieren und Pflanzen ist verpackt mit Histonproteinen und gleicht einer Perlenkette. Jede dieser Perlen besteht aus einem Komplex aus Histonproteinen, um welche die DNA gewickelt ist. Diese Struktur wird Nukleosom genannt. Viele Proteine, die die Aktivität von Genen regulieren, verändern die Nukleosomen an diesen Genen, indem sie kleine chemische Markierungen an bestimmte Stellen der Histonproteine anfügen. Allerdings fügen die gleichen Proteine diese chemischen Markierungen auch an eine Vielzahl anderer Proteine an und bislang war unklar, welche dieser Markierungen letztendlich Einfluss auf die Genaktivität während der Entwicklung von Tieren und Pflanzen nehmen.

Kleiner Anhang – große Wirkung

Die Wissenschaftler in der Forschungsgruppe „Chromatin-Biologie“ von Jürg Müller haben sich jetzt eine bestimmte Markierung an Histonen näher angeschaut, die von dem Enzym Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) angefügt wird. Polycomb-Proteine wie PRC2 halten Gene, welche die Entwicklung von Tieren und Pflanzen steuern, inaktiv. PRC2 stellt so sicher, dass diese Gene nur in den richtigen Zellen und zum richtigen Zeitpunkt aktiv sind.

Um die Rolle von PRC2 und seiner Histon-Markierung zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler am MPI für Biochemie die Fruchtfliege Drosophila als Modellorganismus. Die Forscher veränderten die Fliegen so, dass sie in ihren Zellen Histone herstellten, an die PRC2 die chemische Markierung nicht mehr anfügen konnte. Es zeigte sich, dass in diesen Zellen die gleichen Gene aktiv werden, die auch beim Fehlen von PRC2 aktiv werden.

„Unsere Beobachtungen zeigen, dass der entscheidende Schritt die Markierung an den Histonen ist und nicht an irgendeinem der anderen Proteine in der Zelle, die auch von PRC2 modifiziert werden“, sagt die Doktorandin Ana Pengelly, die die Versuche durchführte. Ihr Kollege Omer Copur fügt hinzu: “Unser Versuchsansatz erlaubt uns, jetzt auch die Funktion von anderen chemischen Markierungen an Histonen zu untersuchen.“ Weiterführend zu ihren Ergebnissen über PRC2 wollen die Forscher in Zukunft herausfinden, wie genau die Histon-Markierungen die Perlenkettenstruktur der DNA verändern und so die Aktivität von Genen kontrollieren.

Originalpublikation
Pengelly, A.R., Copur, O., Jäckle, H., Herzig, A. and Müller, J.: A histone mutant reproduces the phenotype caused by loss of histone modifying factor Polycomb. Science, February 8, 2013.

DOI: 10.1126/science.1231382

Kontakt
Dr. Jürg Müller
Chromatin-Biologie
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: muellerj@biochem.mpg.de
www.biochem.mpg.de/mueller
Anja Konschak
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel.: +49 (0) 89 8578-2824
E-Mail: konschak@biochem.mpg.de

Anja Konschak | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.biochem.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Molekularbiologen entdecken eine aktive Rolle von Membranfetten bei der Entstehung von Krankheiten
27.07.2017 | Universität des Saarlandes

nachricht Blattkäfer: Schon winzige Pestizid-Dosis beeinträchtigt Fortpflanzung
26.07.2017 | Universität Bielefeld

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: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops