Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Umsetzung des Erbguts beim Zebrafisch ist variabel

17.04.2014

Die frühembryonale Entwicklung von Wirbeltieren wird durch die Gene und deren „Grammatik“ gesteuert. Diese zu entschlüsseln, könnte helfen die Entstehung von Missbildungen oder von Krebs zu verstehen oder neue Medikamente zu entwickeln. Nun hat eine Studie erstmals gezeigt, dass während der Genexpression beim Zebrafisch in verschiedenen Entwicklungsphasen unterschiedliche Mechanismen der Umschreibung von DNA in RNA greifen. Ihre Studie stellen die Forscher des KIT im Magazin „Nature“ vor.

Auch nach der Sequenzierung verschiedener Genome, unter anderem der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts, sind noch viele Fragen zu Struktur und Funktion genetischer Information offen. So suchen Wissenschaftler auf der DNA (Desoxyribonukleinsäure), dem Träger der Erbinformation, nach der Grammatik, welche die Umsetzung der Information reguliert.


Der Zebrafisch oder auch Zebrabärbling dient als Modellorganismus für die Forschung zur embryonalen Entwicklung von Wirbeltieren. Bild: KIT

Ergebnis dieser sogenannten Genexpression ist die RNA (Ribonukleinsäure), die wiederum die genetische Information in Proteine umsetzt. Ein wesentlicher Prozess der Genexpression ist die Transkription, bei der RNA nach einer DNA-Vorlage synthetisiert wird. Wo genau die Transkription beginnt, welche regelmäßig wiederkehrenden DNA-Abschnitte, DNA-Modifikationen oder Strukturveränderungen der DNA erforderlich sind, um den Transkriptionsstart zu bestimmen, ist noch weitgehend ungeklärt.

Das vollständige Verständnis der Transkriptionsregulation könnte es ermöglichen, gezielt in diese Mechanismen einzugreifen, beispielsweise neue Medikamente gegen Krankheiten zu entwickeln.

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern, unter ihnen Uwe Strähle, Leiter des Instituts für Toxikologie und Genetik (ITG) des KIT, und seine Mitarbeiter Dr. Olivier Armant und Dr. Marco Ferg, hat die Vorgänge um den Transkriptionsstart nun beim Zebrafisch genauer untersucht. Das ITG des KIT betreibt mit dem Europäischen Zebrafisch-Ressourcenzentrum (EZRC) ein zentrales Archiv zur Haltung und Verteilung der Fische sowie ein Screening-Zentrum.

Der Zebrafisch oder auch Zebrabärbling gilt in der Genetik als wichtiger Modellorganismus für Untersuchungen an Wirbeltieren. Mithilfe des Hochdurchsatzverfahrens CAGE (Cap analyis of Gene Expression) ermittelten die Forscher die Transkriptionsstartpunkte von vielen Tausend Genen zu verschiedenen Zeiten der Embryonalentwicklung des Zebrabärblings.

Der Vergleich der Daten zeigte, dass sich die Verwendung bestimmter Startpunkte besonders in zwei Phasen der Entwicklung unterscheidet: vor und nach der Aktivierung des embryonalen Genoms. „Vor dieser Aktivierung kann der wachsende Embryo bei der Herstellung von Proteinen auf Transkripte zurückgreifen, welche die Mutter im Ei deponiert hat“, erklärt Dr. Marco Ferg vom ITG des KIT.

„Dabei fungiert das mütterliche Genom als Matrize, das heißt als komplementäre Vorlage. Nach der Aktivierung des embryonalen Genoms werden die Transkripte dann neu hergestellt, als Matrize dient nun das Genom des Embryos.“ Mithilfe der am ITG eingesetzten sogenannten Next Generation Sequencing Methoden, welche die Entschlüsselung unbekannter DNA-Sequenzen im Hochdurchsatzverfahren erlauben, stellten die Forscher erstmals fest, dass in den verschiedenen Entwicklungsphasen unterschiedliche Transkriptionsmechanismen greifen.

Ob die gezielte Verwendung von Transkriptionsstartpunkten ein weitverbreiteter Mechanismus zur Genregulation ist, müssen nun weitere Studien klären. „Wenn dies der Fall ist, könnte sich eine neue Möglichkeit ergeben, die Transkription zu steuern und Krankheiten wie Krebs, die durch fehlerhafte Transkription ausgelöst werden können, gezielt entgegenzutreten“, sagt Marco Ferg. „Allerdings befinden wir uns derzeit noch auf der Ebene der Grundlagenforschung.“

Vanja Haberle, Nan Li, Yavor Hadzhiev, Charles Plessy, Christopher Previti, Chirag Nepal, Jochen Gehrig, Xianjun Dong, Altuna Akalin, Ana Maria Suzuki, Wilfred F.J. van IJcken, Olivier Armant, Marco Ferg, Uwe Strähle, Piero Carninci, Ferenc Müller & Boris Lenhard: Two independent transcription initiation codes overlap on vertebrate core promoters. Nature (2014). DOI: 10.1038/nature12974

Weiterer Kontakt:
Kosta Schinarakis, PKM – Themenscout, Tel.: +49 721 608 41956, Fax: +49 721 608 43658, E-Mail: schinarakis@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: www.kit.edu

Das Foto steht in druckfähiger Qualität auf www.kit.edu zum Download bereit und kann angefordert werden unter: presse@kit.edu oder +49 721 608-47414. Die Verwendung des Bildes ist ausschließlich in dem oben genannten Zusammenhang gestattet.

Weitere Informationen:

http://www.kit.edu/besuchen/pi_2014_14971.php

Monika Landgraf | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: DNA Genetik Genexpression Genom ITG KIT Matrize RNA Strähle Transkripte Transkription Zebrafisch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikroben hinterlassen "Fingerabdrücke" auf Mars-Gestein
17.10.2017 | Universität Wien

nachricht Partnervermittlung mit Konsequenzen
17.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

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 - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mikroben hinterlassen "Fingerabdrücke" auf Mars-Gestein

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen

17.10.2017 | Physik Astronomie

Kaiserschnitt-Risiko ist vererbbar

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie