Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularer Affe fädelt die Aktivierung von X-Chromosomen ein

26.07.2013
Protein verbiegt die RNA, damit aktivierende Faktoren daran binden können

X-Chromosomen sind ein ganz besonderer Teil des Erbguts. Ihre Anzahl unterscheidet sich bei Männern und Frauen. Um zwischen den Geschlechtern ein Gleichgewicht herzustellen, wird bei Frauen eines von zwei X-Chromosomen stillgelegt.


Das Protein MLE greift den RNA-Strang, wie ein Affe eine Liane packt. Eine Seite dient als einfacher Anker (Füße), während die andere gleichzeitig den Strang verbiegen kann. Das verbraucht Energie (Banane). Die verbogene RNA kann von weiteren Proteinen gebunden werden und führt so zu einer Aktivierung der X-Chromosomen in männlichen Fliegen.

© MPI f. Immunbiologie und Epigenetik/Ibrahim Ilik, Tugce Aktas

Fliegen machen das Gegenteil: Bei den Männchen wird das einzig vorhandene X-Chromosom stark aktiviert, um die Abwesenheit des zweiten X-Chromosoms auszugleichen. Forscher des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg haben jetzt gezeigt, wie an der Aktivierung beteiligte RNA-Moleküle und Proteine zueinander finden. Ähnlich einem Affen, der eine Liane mit Händen und Füßen hält, bindet eines der Proteine an die RNA. Dann verbiegt es die molekulare Liane mit den Händen und erzeugt so eine Bindestelle für RNA und Protein.

Noch vor wenigen Jahren wurden sie als genetischer Müll abgetan: DNA-Bereiche, die nicht in Proteine übersetzt werden. Doch diese Ansicht hat sich in den letzten Jahren grundlegend verändert. Heute ist es unter Wissenschaftlern anerkannt, dass große Teile des Erbguts in RNA übersetzt werden. Diese wiederum kann als Genregulator wirken oder als Strukturelement. Auch bei der Regulation der X-Chromosomen spielt RNA eine zentrale Rolle. Sowohl bei Frauen als auch bei Fliegenmännchen ist das X-Chromosom von einem Komplex aus RNA und Proteinen umhüllt. Bei Menschen führt das zu einer Stilllegung des Chromosoms, während es bei Fliegen zu einer verdoppelten Aktivität des Chromosoms führt.

Fehlregulationen sind dabei schnell tödlich. Obwohl die beteiligten Proteine und die RNA schon lange bekannt waren, blieb deren Wechselwirkung bislang rätselhaft.

Asifa Akhtar vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik und ihr Team entschlüsselten jetzt die Funktion der RNA und die Wechselwirkung der Proteine. Das Protein MLE, zentral in der X-Chromosom-Aktivierung, bindet an die RNA auf ganz besondere Weise. Wie ein Affe, der die Liane mit Händen und Füßen fasst, greift das Protein MLE die RNA auf zwei verschiedene Arten. Eine Seite dient als einfacher Anker (Füße), während die andere (Hände) die RNA verbiegen kann. „MLE formt die RNA. Das erlaubt dem Protein an die RNA ganz dynamisch zu binden“, sagt Laborleiterin Asifa Akhtar. Dadurch kann MLE anderen Proteinen helfen, an den RNA-Strang zu binden. So kann das gesamte X-Chromosom mit einem RNA-Protein-Komplex umgeben sein.

Erstautor Ibrahim Ilik hat sich während seiner Doktorarbeit mit der Frage beschäftigt, warum MLE am gleichen Ort wie alle anderen beteiligten Proteine zu finden ist, aber nicht direkt mit ihnen interagiert. „ Die biochemischen und biologischen Ergebnisse schienen zu Beginn in komplett unterschiedliche Richtungen zu zeigen“, sagt Ilik. „Es war ein sehr aufregender Moment, als wir erkannten, dass die Proteine hoch-spezifisch an bestimmte Bereiche der langen RNA binden.“

Die Forscher fanden zudem heraus, dass einzelne RNA-Mutationen die Verbindung mit den Proteinen kaum störte. Nur eine Vielzahl von Mutationen führte zu einer funktionslosen RNA und damit zum Tod der männlichen Fliegen. „Das System ist sehr widerstandsfähig für evolutionäre Einflüsse. Das zeigt, wie wichtig es für das Überleben der Tiere ist. Die RNA könnte dabei für die notwendige Flexibilität sorgen“, sagt Akthar. Als nächstes möchten die Wissenschaftler untersuchen, inwiefern die RNA-Protein-Verbindung im Laufe der Evolution stabil geblieben ist und wie sich sein Pendant bei Säugetieren verhält.

Ansprechpartner

Asifa Akhtar
Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburg
Telefon: +49 761 5108-565
E-Mail: akhtar@­ie-freiburg.mpg.de
Johannes Faber
Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburg
Telefon: +49 761 5108-368
E-Mail: presse@­ie-freiburg.mpg.de
Originalpublikation
Ibrahim Avsar Ilik, Jeffrey J. Quinn, Plamen Georgiev, Filipe Tavares- Cadete, Daniel Maticzka, Sarah Toscano, Yue Wan, Robert C. Spitale, Nicholas Luscombe, Rolf Backofen, Howard Y. Chang and Asifa Akhtar
Tandem stem-loops in roX RNAs act together to mediate X- chromosome dosage compensation in Drosophila.

Mol Cell, 51/2, July 25, 2013 (doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2013.07.001

Asifa Akhtar | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7474414/dosiskompensation_MLE

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Mechanismus der Gen-Inaktivierung könnte vor Altern und Krebs schützen
23.02.2017 | Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

nachricht Alge im Eismeer - Genom einer antarktischen Meeresalge entschlüsselt
23.02.2017 | Universität Konstanz

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: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

Luftfahrt der Zukunft

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie

Tausende Holztäfelchen simulieren Plastikmüll

23.02.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Neuer Mechanismus der Gen-Inaktivierung könnte vor Altern und Krebs schützen

23.02.2017 | Biowissenschaften Chemie