Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie bleibt genetisches Material während der Fortpflanzung intakt?

07.04.2016

Eltern vererben ihre genetische Information in Form von Chromosomen. Diese sind jedoch nicht einfache Kopien, sondern ein Mosaik aus den beiden Chromosomenkopien. Die Herstellung dieser Mosaike erfolgt durch einen Prozess des Ausschneidens und Einfügens von Chromosomenstücken.

Wie solche Schnitte – auch Brüche genannt – in unserem genetischen Material repariert werden, untersuchen Verena Jantsch und ihr Team an den Max F. Perutz Laboratories der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien. Ihre Ergebnisse geben wichtige Einblicke in die Prozesse, die sicherstellen, dass unser genetisches Material intakt bleibt und so genetische Krankheiten und Krebsentstehung verhindern.


Bild eines Kerns, der sich zu einer Eizelle entwickeln wird, dargestellt mithilfe einer Technik namens "Structured Illumination Microscopy".

Copyright: Alexander Vogler, MFPL / Universität Stanford

Unser genetisches Material – die DNA – muss gleichzeitig stabil und variabel sein. Stabil, damit sie von Generation zu Generation weitergegeben werden kann und so der Fortbestand der Spezies sichergestellt ist. Variabel, um genetische Vielfalt und Evolution zu ermöglichen.

DNA-Brüche werden gezielt während der Fortpflanzung eingefügt und gewährleisten die zuverlässige Verteilung der elterlichen Chromosomen. Sie entstehen aber beispielsweise auch durch schädliche Umweltfaktoren oder toxische Stoffwechselprodukte. Glücklicherweise hat die Natur gleich mehrere ausgeklügelte Prozesse entwickelt, solche DNA-Brüche zu reparieren.

Bei der Entwicklung von Ei- und Samenzellen entsteht Mosaik-DNA

Seit ihrer Zeit als Postdoc forscht Verena Jantsch von den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) an Chromosomen und den Prozessen, die sicherstellen, dass sie intakt bleiben und korrekt auf Tochterzellen verteilt werden. "Eine Art von DNA-Schäden sind sogenannte DNA-Doppelstrangbrüche. Diese sind auch Teil des Prozesses des Ausschneidens und Einfügens, um Mosaik-Chromosomen zu erzeugen, die für die genetische Vielfalt von Ei- und Samenzellen sorgen.

Gleichzeitig sind sie von entscheidender Bedeutung, um Chromosomen zu verbinden – eine Voraussetzung für die genaue Verteilung der Chromosomen in Ei- und Samenzellen. Repariert werden DNA-Doppelstrangbrüche durch einen Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird. Dabei wird der DNA-Schaden mithilfe der identischen Kopie der DNA, die in der gleichen Zelle vorliegt, repariert", erklärt Verena Jantsch, Berta-Karlik-Professorin an der Universität Wien.

Ein wichtiger Faktor für ein korrektes Ergebnis der homologen Rekombination ist der RTR-Komplex, der sich aus mehreren Proteinen zusammensetzt. Wenn in diesen Mutationen auftreten, kommt es zu genetischer Instabilität und erhöhtem Krebsrisiko.

Wie DNA-Brüche in Schach gehalten werden

Marlene Jagut, Postdoc im Labor von Verena Jantsch, hat nun in Zusammenarbeit mit Anne Villeneuve an der Universität Stanford und Arndt von Haeseler an den MFPL gezeigt, dass eines der Proteine des RTR-Komplexes – RMI – gleich mehrere wichtige Funktionen bei der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen spielt. Sie erklärt:

"In unserem genetischen Modellsystem haben wir gezeigt, dass RMI sowohl die Position definiert als auch die Reifung der homologen Rekombination entlang der Chromosomen steuert. Mutationen in RMI führen zu unerwünschten Verbindungen zwischen Chromosomen und auch zu unvollständig reparierten DNA-Brüchen. Beides resultiert in Chromosomen-Anomalien in den Keimzellen".

Die Ergebnisse tragen nicht nur zum besseren Verständnis der Rolle des RTR-Komplexes bei der Entstehung von Ei- und Samenzellen bei, sondern helfen auch, die Prozesse der Krebsentstehung besser zu verstehen. Zukünftig wollen Verena Jantsch und ihr Team noch intensiver erforschen, wie der RTR-Komplex das Endergebnis der homologen Rekombination bestimmt.

Ihr Modellsystem ist besonders gut geeignet zu untersuchen, wie der RTR-Komplex während der letzten Schritte der Rekombination zum Aufbau der Verbindung der Chromosomen beiträgt. Diese Funktion des RTR-Komplexes in der späten Phase der Rekombination war bisher unbemerkt geblieben.

Publikation in PLoS Biology:
Marlène Jagut, Patricia Hamminger, Alexander Woglar, Sophia Millonigg, Luis Paulin, Martin Mikl, Maria Rosaria Dello Stritto, Lois Tang, Cornelia Habacher, Angela Tam, Miguel Gallach, Arndt von Haeseler, Anne M. Villeneuve und Verena Jantsch: Separable Roles for a Caenorhabditis elegans RMI1 Homolog in Promoting and Antagonizing Meiotic Crossovers Ensure Faithful Chromosome Inheritance. In: PLoS Biology (März 2016)
DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1002412

Rückfragen
Dr. Lilly Sommer
Max F. Perutz Laboratories
Communications
T +43-1-4277-24014
lilly.sommer@mfpl.ac.at

Über die MFPL
Die Max F. Perutz Laboratories (MFPL) sind ein gemeinsames Forschungs- und Ausbildungszentrum der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien am Vienna Biocenter, einem der größten Life Sciences Cluster in Österreich. An den MFPL sind rund 500 MitarbeiterInnen aus 40 Nationen in durchschnittlich 60 Forschungsgruppen mit Grundlagenforschung und Lehre im Bereich der Molekularbiologie beschäftigt.

Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.600 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 93.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften