Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Erkenntnisse zum Ablesen der DNA: Startregion weist nur in eine Richtung

19.02.2015

Damit Enzyme, die ein Gen ablesen, an der richtigen Stelle ansetzen, enthält die DNA unmittelbar davor Erkennungssequenzen, Promotoren genannt. Seitdem sich mit Hochdurchsatzdaten die Aktivierung von Genen genau untersuchen lässt, gingen Wissenschaftler davon aus, dass ein großer Teil dieser Promotoren nicht auf eine Richtung festgelegt ist und die DNA auf beiden gegenläufigen Strängen abgelesen wird.

Prof. Uwe Ohler (MDC) und Prof. James T. Kadonaga (Universität von Kalifornien, San Diego) stellten jetzt aber an menschlichen Zellen fest, dass das Kernstück eines Promotors nur in eine Richtung weist. Kopien des gegenläufigen DNA-Stranges gehen demnach auf einen eigenen Kernpromotor zurück*.

Unser Erbgut, die DNA, ist im Zellkern auf kleinstem Raum verpackt. Sie ist eng aufgewickelt zu so genannten Nukleosomen, die durch freie DNA-Abschnitte verbunden sind. Damit ähnelt sie einer Perlenkette. Auf den DNA-Stücken zwischen den einzelnen „Perlen“ befinden sich Erkennungssequenzen, so genannte Promotoren. Hier können Enzyme binden, die das Erbgut ablesen und quasi eine Kopie des Bauplans für die Produktion von Proteinen anfertigen. Dieser Kopiervorgang heißt Transkription.

Ein Promotor gliedert sich in mehrere Teile, die zum Beispiel steuern, in welchen Zellen das nachfolgende Gen abgelesen werden soll. Der Teil, der unmittelbar vor dem abzulesenden Gen liegt, heißt Kernpromotor und ist von besonderer Bedeutung für den Start der Transkription.

Prof. Ohler und seine Kollegen zeigten jetzt an menschlichen Zellen, dass dieser Kernpromotor nur in eine Richtung weist. Die Transkriptionsmaschinerie läuft von dort nur in eine Richtung und liest nicht auch noch den gegenläufigen DNA-Strang ab.

Wird auch der zweite Strang kopiert, beruht dies auf einem eigenen Kernpromotor. Dieser befindet sich in der gleichen Region wie der erste, weshalb Forscher bisher davon ausgingen, dass im Promoter die Richtung des Gens gar nicht festgelegt ist

Über die Hälfte der Promotoren ermöglicht nur Ablesen in eine Richtung

Mit Hilfe von Computerprogrammen und verschiedenen Analyseverfahren stellten Prof. Ohler und Kollegen fest, dass in der Tat etwa 40 Prozent der Gene zwei entgegengesetzte Kernpromotoren mit variablem Abstand besitzen. Durch die Kopie des gegenläufigen Stranges entsteht eine lange nicht-codierende RNA (lncRNA), also eine Kopie der DNA, die nicht in ein Protein übersetzt wird und deren Funktion bisher ungeklärt ist. Über die Hälfte der Promotoren weist jedoch nur die Erkennungssequenz für eine Richtung auf, nämlich die, in der das Gen liegt. Ein entgegengesetzter Kernpromotor sowie weitere Erkennungssequenzen für die Gegenseite fehlen hier.

Einfluss auf die Genregulation?

Ein Vergleich der verschiedenen Promotortypen ergab, dass sich die Struktur der „Perlenkette“ um sie herum unterscheidet. In den Nukleosomen ist die DNA auf Verpackungsspulen, so genannte Histone, aufgewickelt. Je nachdem, ob der Promotor eine Transkription in eine oder in beide Richtungen ermöglicht und ob auf der anderen Seite ein weiteres Gen liegt oder nicht, finden sich in den benachbarten Nukleosomen unterschiedliche Histone.

Da entgegengesetzte Kernpromotoren häufig, aber nicht universell vorkommen, vermuten die Forscher, dass diese dazu beitragen, die Transkription des Gens zu regulieren. So ist zum Beispiel denkbar, dass sie die lokale Konzentration an Transkriptionsfaktoren erhöhen. Ein Hinweis darauf ist, dass Gene, deren Promotoren Erkennungssequenzen für beide Richtungen aufweisen, häufiger abgelesen werden.

*Human Promoters Are Intrinsically Directional (Molecular Cell)
Sascha H.C. Duttke1,8, Scott A. Lacadie5,8, Mahmoud M. Ibrahim5,6, Christopher K. Glass2,3, David L. Corcoran7, Christopher Benner4, Sven Heinz2,4, James T. Kadonaga1,*, Uwe Ohler5,6,*
1Section of Molecular Biology
2Department of Cellular and Molecular Medicine
3Department of Medicine
University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA
4Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA 92037, USA
5Berlin Institute for Medical Systems Biology, Max Delbrück Center for Molecular Medicine, 13125 Berlin, Germany
6Department of Biology, Humboldt University, 10115 Berlin, Germany
7Center for Genomic and Computational Biology, Duke University, Durham, NC 27708, USA
8 Co-first Authors
*Correspondence: jkadonaga@ucsd.edu (J.T.K.), uwe.ohler@mdc-berlin.de (U.O.)

Kontakt:
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/de

Weitere Informationen:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276514010077

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

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: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten