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Neue Methoden geben Einblick in molekulare Mechanismen der Regeneration der Plattwürmer

05.07.2011
Plattwürmer (Planarien) haben die fast unbegrenzte Fähigkeit mit ihre Stammzellen aus einem abgetrennten Körperteil einen vollständig neuen, lebensfähigen Wurm zu bilden.

Mit neuen Methoden ist es Forschern des Berliner Instituts für Medizinische Systembiologie (BIMSB) des Max-Delbrück-Centrums (MDC) gelungen, Einblick in die molekularen Mechanismen dieser Regenerationsfähigkeit zu gewinnen. Die enge Zusammenarbeit der vier Labore von Stefan Kempa, Christoph Dieterich, Nikolaus Rajewsky und Wei Chen ermöglichte es, Tausende Genprodukte zu identifizieren, von denen viele für die Stammzellfunktion wichtig sind, ohne Genomsequenzen zu berücksichtigen (Genome Research, July 2011 21: 1193-1200)*.

Die Forscher konnten alle von der genetischen Information DNA in RNA umgeschriebene Moleküle charakterisieren, die die Zellen der Planarien exprimierten, ohne über die Genomsequenzen zu gehen. Die Gesamtheit der von der DNA in RNA umgeschriebene Information bezeichnet die Forschung als Transkriptom. Dieser Vorgang ist unter anderem essentiell für die Umsetzung der DNA in Proteine.

Schon seit über 100 Jahren ist die Forschung von den Regenerationsfähigkeiten der Planarien fasziniert. Mit der Entwicklung molekularbiologischer und genetischer Methoden, ist das Interesse an den Planarien neu erwacht. Sie sind heute ein wichtiges Modellsystem für die Erforschung von Stammzellen und der Regeneration.

Die Wissenschaftler des BIMSB verknüpften zwei bereits existierende und sich ergänzende Sequenziermethoden miteineinander, um das Transkriptom des Plattwurms der Art Schmidtea mediterranea zu entschlüsseln, ohne sich dabei auf die Genomsequenz zu stützen. Dieser Ansatz ist von großer praktischer Bedeutung für die Wissenschaft, da es auch heute, trotz moderner Sequenzierungstechnologien schwierig ist, das Genom vieler Organismen zu erhalten.

Weiter gelang es den Forschern des BIMSB viele Genprodukte (mRNAs) zu identifizieren, die speziell in Stammzellen exprimiert werden, wie sie zeigen konnten. Proteine des Plattwurms zu identifizieren. “Es ist die erste Proteomstudie dieser Größenordnung bei diesem Plattwurmstamm“, betont Wei Chen. Der in der Studie aufgestellte Katalog von identifizierten RNA-Molekülen und Proteinen erweitere und vertiefe die Erforschung der Planarien dramatisch.

Das Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) wurde 2008 vom MDC mit Startkapital des Bundesforschungsministerium und des Senats von Berlin gegründet. Die medizinische Systembiologie erforscht die molekularen Netzwerke der Gene und Proteine, ihre Regulation und ihr Zusammenspiel sowie ihre Bedeutung bei der Entstehung von Krankheiten. Das BIMSB arbeitet eng mit Forschungseinrichtungen zusammen, insbesondere mit der Humboldt-Universität zu Berlin und der Charité – Universitätsmedizin Berlin sowie mit der New York University in den USA.

*De novo assembly and validation of Planaria transcriptome by massive parallel sequencing and shotgun proteomics
Catherine Adamidi1*, Yongbo Wang1*, Dominic Gruen1*, Guido Mastrobuoni1*, Xintian You1*, Dominic Tolle1, Matthias Dodt1, Sebastian Mackowiak1, Andreas Gogol-Doering1, Pinar Oenal1, Agnieszka Rybak1, Eric Ross2, Alejandro Sánchez Alvarado2, Stefan Kempa1+, Christoph Dieterich1+, Nikolaus Rajewsky1+, Wei Chen1+
1Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine, Berlin Institute for Medical Systems Biology, Robert Rössle Straße 10, Berlin 13125, Germany
2Department of Neurobiology and Anatomy, Howard Hughes Medical Institute, University
of Utah, Salt Lake City, UT 84132, USA
* equal contribution
+ corresponding authors SK, CD, NR and WC
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
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Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
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Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum
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