Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regulationsmechanismus des Notch-Onkogens aufgeklärt

25.03.2015

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Gießen und Ulm knacken den Notch-Code – Wichtiger Signalweg entdeckt

Die Entwicklung eines Organismus aus einer befruchteten Eizelle wird – trotz der Komplexität dieses Vorgangs – durch eine überraschend kleine Zahl evolutionär hochkonservierter Signalkaskaden gesteuert. Eine solche Kaskade ist der Notch-Signalweg.

Aufgrund dieser fundamentalen Bedeutung haben Mutationen im Notch-Gen schwerwiegende Folgen für den Organismus. So sind Notch-Mutationen, die den Abbau des Notch-Proteins stören, eine der häufigsten Ursachen bei der akuten lymphoblastischen Leukämie. Zahlreiche Inhibitoren, die diese Aktivität wieder normalisieren, befinden sich bereits in klinischen Testphasen zur Krebstherapie.

Einen neuartigen Regulationsmechanismus der die Funktionalität des Notch-Proteins und somit auch seine Wirkung als Onkogen entscheidend beeinflusst, haben Forscherinnen und Forscher der Universität Ulm und der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) nun in enger Zusammenarbeit entschlüsselt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift „Science Signaling“.

Bereits vor 100 Jahren hat der Genetiker Thomas Morgan Fruchtfliegen untersucht, die in ihren Flügeln auffällige Kerben (englisch: notches) aufwiesen. Später zeigte sich, dass diese Fruchtfliegen eine Mutation in einem speziellen Gen aufwiesen, das seitdem als Notch-Gen bezeichnet wird. Dieses Gen findet man in allen mehrzelligen Tieren von der Qualle über Insekten und Schnecken bis hin zum Menschen.

Heute weiß man, dass das vom Notch-Gen abgelesene Protein entwicklungsspezifische Signale von der Zelloberfläche in den Zellkern transportiert. Dort reguliert es die Expression spezifischer Genprogramme, welche wiederum die Entwicklung bestimmter Zelltypen, Organe und Organsysteme steuern – beim Menschen beispielsweise die Zellen des Immunsystems.

Im Zentrum der Forschung zum Notch-Signalweg stand in den vergangenen Jahren die sogenannte epigenetische Kontrolle der Genexpression durch Notch. Diese Regulation setzt nicht am Genom selbst an, sondern an der Verpackung der DNA, die aus Chromatin besteht, einer komplexen Struktur aus Histonproteinen und der DNA. Wichtiger Bestandteil der Regulation ist die Modifikation der Proteine, zum Beispiel durch Übertragung oder Entfernung von Methylgruppen. Eine solche Methylierung kann die Funktion des Proteins verändern. Bestimmte Methyltransferasen, die Histonproteine modifizieren, können über diese sogenannten Chromatinmodifikationen direkt die Genexpression beeinflussen.

In einer engen Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Franz Oswald sowie Kolleginnen und Kollegen an der Universität Ulm konnte die Forschergruppe um Prof. Borggrefe zeigen, dass das Notch-Protein selbst durch die Methyltransferase CARM1 methyliert wird. Die Methylierung wirkt sich auf Aktivität und Stabilität des Notch-Proteins aus: Genexpression und Entwicklungsprozesse innerhalb eines Organismus verändern sich dadurch maßgeblich, wie die Forscherinnen und Forscher belegen konnten.

Darauf aufbauend ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, ein mathematisches Modell zu entwickeln, das Stärke und Dauer eines Notch-Signals berechnet und mit dessen Hilfe man die Wirkung von Notch-Modifikationen am Computer simulieren und vorhersagen kann. Diese enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die ihre Ergebnisse mit Hilfe von Experimenten erhalten und Forscherinnen und Forschern, die daraus Computermodelle generieren („Systembiologen“), wird immer wichtiger. Denn diese Kooperation ermöglicht es, Forschungsergebnisse in einen größeren Zusammenhang zu stellen, um komplexe biologische Abläufe besser zu verstehen und so gezielt Interventionsstrategien und Medikamente entwickeln zu können.

Publikation:
Hein, et al. (2015): Site-specific methylation of Notch1 controls amplitude and duration of the Notch1 response. Science Signaling, online veröffentlicht am 24. März 2015.
DOI: 10.1126/scisignal.2005892

Kontakt:
Prof.Dr. Tilman Borggrefe
Biochemisches Institut
Friedrichstraße 24, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-47400

Weitere Informationen:

http://www.uni-giessen.de

Caroline Link | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten