Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reparaturdefekt im Auge lässt Mäuse besser sehen

21.05.2014

Mäuse leisten sich eine bemerkenswerte, aber riskante Anpassung, damit sie nachts besser sehen können. Sie benutzen die DNA ihrer Sehzellen als Sammellinse, können dann aber keine DNA-Schäden mehr reparieren.

Den Mäusen ist die bessere Sicht bei Nacht offensichtlich wichtiger als ein intaktes Erbgut in den Sehzellen. Das haben Wissenschaftler um Professor Dr. Markus Löbrich und Professor Dr. Paul Layer von der Technischen Universität Darmstadt in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Current Biology gezeigt (dx.doi.org/10.1016/


Dichte heterochromatische DNA der Stäbchen-Sehzellen einer Maus.

Bild: Florian Frohns

j.cub.2014.03.061).

Mäuse sind nachtaktive Tiere. Sie fristen ihr Leben im diffusen Licht der Dunkelheit. Um den schwachen Lichtschein bei Nacht besser fokussieren zu können, verwenden sie die DNA in ihren Stäbchen-Sehzellen als Sammellinsen.

Dazu muss der Erbgutfaden allerdings kompakt aufgerollt und in der Mitte des Zellkerns platziert werden. Aufgelockerte DNA würde das Licht streuen und nicht bündeln. Die Mäuse nutzen die ersten Wochen ihres Lebens dazu, die DNA in den Sehzellen in diese Form und Position zu bringen. Kompakte DNA wird auch als Heterochromatin bezeichnet.

„Man kann im Mikroskop sehr genau beobachten, wie sich mehrere Heterochromatin-Cluster, in denen die DNA dichter gepackt ist als in anderen Bereichen, zu einem einzigen dichten Heterochromatin-Cluster im Zentrum des Zellkerns zusammenlagern“, sagt Dr. Antonia Frohns über diesen frühen Prozess. Sie ist zusammen mit Dr. Florian Frohns Ko-Erstautor der Veröffentlichung

Wenn die DNA in den Stäbchen-Sehzellen als Sammellinse benutzt wird, hat dies einen Preis. Das Erbgut ist dann so gut verpackt, dass es nicht mehr ohne weiteres repariert werden kann. Nicht korrigierte Doppelstrangbrüche, Mutationen und andere Veränderungen können zu Fehlern bei der Umsetzung des genetischen Programms und im schlimmsten Fall sogar zum frühen Tod der Stäbchen-Sehzelle führen. Doppelstrangbrüche gelten als die gefährlichsten Veränderungen in der Zelle. Deren Reparatur hat normalerweise oberste Priorität.

Dr. Frohns und ihre Kollegen haben untersucht, welche Veränderungen in den Sehzellen nun dazu führen, dass die DNA-Schäden nicht mehr repariert werden. Die Analyse der molekularen Details ergab, dass die Sehzellen ihre DNA nicht mehr auflockern können, weil spezifische molekulare Prozesse nicht mehr in Gang gesetzt werden. Die Fähigkeit, die Defekte zu erkennen, ist hingegen völlig intakt.

Mäuse lösen diesen Zielkonflikt also zugunsten des Sehens. Wenn der Erbgutfaden nämlich für die ständig anfallenden Reparaturen immer wieder aufgelockert werden müsste, könnte er nicht fortlaufend als Sammellinse benutzt werden. „Unsere Daten zeigen also, wie weit die evolutionäre Anpassung eines einzelnen Zelltyps an eine bestimmte Funktion gehen kann“, sagt Dr. Florian Frohns, der ebenfalls an den Arbeiten beteiligt war. „Um ihre Funktion als Lichtsammler so gut wie möglich zu erfüllen, nehmen diese Sehzellen sogar das Risiko der genetischen Instabilität durch nicht reparierte DNA-Schäden in Kauf.“

Die Stäbchen-Sehzelle der Maus ist der bisher einzige Zelltyp, der sich einen Defekt in der DNA-Reparatur zugunsten einer anderen Funktion leistet. Defekte in der DNA-Reparatur sind sonst nur im Zusammenhang mit Erkrankungen bekannt. Eine dieser Krankheiten ist die Ataxia teleangiectatica. Bei diesem angeborenen Leiden ist einer der Messfühler mutiert, mit dem die DNA-Schäden erfasst und repariert werden.

Die Arbeiten von Antonia Frohns und ihren Kollegen sind aber noch in anderer Hinsicht interessant. Bei der Krankheit Progeria altern die Betroffenen in Rekordzeit. Den Kranken fehlen bestimmte Proteine, wodurch sich ihre DNA - ähnlich wie die DNA in den Stäbchen-Sehzellen der Maus - in der Mitte des Zellkerns zusammenlagert. Die Sehzellen der Maus besitzen diese Proteine ebenfalls nicht. Vielleicht lassen sich aus den Ergebnissen der Darmstädter Wissenschaftler auch Erkenntnisse für die Erforschung der Progeria ziehen.

Weitere Informationen:

http://www.tu-darmstadt.de/vorbeischauen/aktuell/einzelansicht_96000.de.jsp

Marina Pabst | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten